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保塑型高效减水剂

一、前言 以萘系、三聚氰胺为代表的混凝土高效减水剂的研制成功,带来了水泥应用科学的重大突破,使混凝土由干硬性或塑性进入到流动性的新时代。然而这些减水剂却存在着一个极大的缺点——坍落度损失快,因而使

一、前言 

以萘系、三聚氰胺为代表的混凝土高效减水剂的研制成功,带来了水泥应用科学的重大突破,使混凝土由干硬性或塑性进入到流动性的新时代。然而这些减水剂却存在着一个极大的缺点——坍落度损失快,因而使其推广应用受到了很大的限制,尤其是对于商品混凝土、泵送混凝土和流态砼,由于这一缺陷,严重影响了施工进度和砼质量。高效减水剂坍落度损失大这一重大问题的解决,将是混凝土应用技术的又一重大进步。 

从各国有关混凝土外加剂的情报资料来看,以往各国大多通过外加剂的物理混合来解决坍落度损失问题,但收效不甚理想。日本在这方面居领先地位,八十年代末就开始研究开发此类外加剂,90年以来已有几个产品作为商品在市场上应用。 

二、国内外解决混凝土坍落度损失的方法 

掺高效减水剂的各种流态砼,随着搅拌时间的延长,其坍落度会逐渐降低,在较短的时间内失去可泵性,从而给施工和砼质量带来一系列不利影响。 

目前,国内外控制混凝土坍落度损失的方法很多,归纳起来有以下几种: 

1.现场添加法或反复添加法 

在现场添加减水剂或在运输过程中反复添加,固然可以减轻混凝土的坍落度损失,但其在砼质量、操作管理、技术经济乃至环保等多方面都存在着一系列问题,所以难以普及。 

2.减水剂与缓凝剂复合使用 

在减水剂中复合一些缓凝剂,将其加入混凝土中,依靠缓凝剂延缓水泥水化反应的作用,可以减轻混凝土的坍落度损失,但这种方法并不能从根本上解决问题,对于长距离输送的混凝土势必增加缓凝剂的用量,造成凝结时间过长,砼早期强度过低,影响施工进度,况且采用这种方法混凝土坍落度保留率还很低,仍无法满足长距离输送砼的要求。 

3.减水剂粒化法 

把高效减水剂与其它辅助材料制成粒状物,将其加入混凝土中,在搅拌过程中,由于砂石的磨蚀和水的溶蚀作用,减水剂逐渐溶解出来,在混凝土中发挥分散作用,从而达到抑制坍落度损失的目的。该法是一种物理释放减水剂的方法,其缺点是颗粒状的减水剂载体残留在固化后的混凝土中,影响混凝土的强度和耐久性。 

4.保塑型高效减水剂 

这种减水剂也叫做降低坍落度损失的高效减水剂,日本在这方面的研究较早,八九十年代以来陆续有专利报导。从化学组成来看,可分为两类:改性木质素磺酸盐和新型水泥分散剂。改性木质素类是由木质素磺酸氧化聚合成高分子量物质,经超级过滤法进行分子量分级,除去低分子成分和糖类后的改性木质素磺酸盐;新型水泥分散剂是由丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁稀二酸等与不饱和羧酸或稀烃进行共聚而成。在这类物质中,有些是由于化学作用,在新拌砼中缓慢发挥分散性,能任意控制尚未硬化砼的坍落度。 

三、保塑型高效减水剂的研制 

中国矿业大学(北京)混凝土与环境材料研究所结合我国的实际情况,共进行了两个系列五个品种的合成,即: 

1.萘一木系列的合成 

(1) 萘系减水剂生产工艺的改进 

(2) 萘磺酸盐 — 精制木质素磺酸盐共缩聚物的合成 

2.聚羧酸盐系列的合成 

(1) 聚甲基丙烯酸钠(PMMA)的合成 

(2) 丙烯酸—丙烯酸甲酯—丙烯磺酸盐共聚物的合成 

(3) 聚羧酸盐共聚物SM的合成 

对于每一品种,均进行了常规分析及产品性能的测试,对于特别有价值的品种,我们进行了红外光谱、分子量及分子量分布的测定,分析对水泥水化产物的影响。通过对水泥净浆和砼性能的试验,选择确定合成的品种,全面进行砂浆与砼性能试验,研制成功了符合技术指标的保塑型高效减水剂,其可使混凝土在较长时间(90分钟)内,坍落度基本不损失,可满足商品混凝土长距离、长时间运输的要求,非常适合于各种泵送混凝土及流态混凝土,为建筑业发展高流动、高强度的商品混凝土解决了一项重大技术难题。 

四、技术原理 

本剂的主要成分是马来酸酐与烯烃的共聚物。将其加入新拌混凝土中,依靠化学反应,缓慢释放,发挥分散作用,从而达到抑制砼坍落度损失的效果。其作用机理分为以下几个阶段: 

(1)水泥加水后发生水化反应,产生 -OH: 

 2C3S+6H2O——C3S2H3 +3Ca(OH2) 

 2C3S+4H2O——C3S2H3+3Ca(OH2) 

(2)-OH与聚合物中酸酐部分进行反应,使聚合物变成羧酸型的分散剂(或称减水剂)。 

(3)分散剂负离子吸附在水泥粒子表面,使其带负电荷,水泥粒子之间同性相斥,从而发挥分散性。 

五、技术性能 

1.掺入本剂,可使新拌混凝土在较长时间(90分钟)内,坍落度基本不损失,解决了建筑业一项重大技术难题,与国外同类产品性能相比,各项性能达到了国外同类产品的先进水平,优于日本的同类产品レオゼルド, SP-9HS。

2.掺入本剂,可大幅度降低新拌混凝土用水量,减水率约为 12~28%; 

3.本剂可降低混凝土泌水率,泌水率比约为30~70%; 

4.本剂能延缓水泥的凝结时间,缓凝时间约为2~6小时; 

5.本剂虽缓凝,但仍具有早强和增强作用(缓凝早强,非常适合各种商品砼搅拌站泵送砼工程使用) ,混凝土1~7天强度可提高50~100%,28天和90天强度可提高20~40%; 

6.本剂可改善硬化混凝土的抗渗性能; 

7.本剂对砼的收缩性能基本无影响; 

8.本剂对砼中的钢筋无锈蚀危害,可应用于各种加筋砼。 

9.工业性试验生产表明:本研究工艺参数可靠,可以生产出和试验室小样同等质量的产品,因此可按确定的工艺条件及参数组织批量生产,进一步推广使用。 

备注:1. 采用基准水泥,砼配合比 l:2.40:3.31,水泥用量330kg/m3,试验温度20℃ ; 

2. 动态采用 60 升自落式搅拌机,转速5转/分。 

七、使用方法 

本剂为深褐色液体,折固掺量为水泥重量的0.70~1.0%。使用时宜将本剂与拌和水搅拌均匀后,投入搅拌机中即可。混凝土的原材料要求、配合比、搅拌方式等与以往相同,无特殊要求。 

八、项目投资情况

生产利润率约为20%~50% 。 

1.生产设备:60-100万元 

2.厂房、库房及办公用房:500-1000m2,要求车间厂方净高6-8m 

(厂房1m2 造价按500元计算,合计25-50万元) 

3.流动资金:50万元 

4.其它:20-25万元 

合计155~225万元

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