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常温条件下合成聚羧酸减水剂的工艺研究new

添加日期:2016/9/13 10:31:43   作 者:胡直南  来源:   浏览次数:

 摘 要:在常温(20-25℃)条件下,用甲基烯丙基聚醚作为大单体、AA等小分子单体合成了聚羧酸系减水剂 (PCE)。将PCE与在高温(70℃以上)条件下合成的聚羧酸减水剂 (PCG)进行性能对比测试,结果表明,PCEPCG性能相近。本合成方法,无需加热,大幅度降低生产成本。

 

关键词:聚羧酸减水剂;常温;高性价比

 

前言

 

聚羧酸系减水剂是继木质素磺酸钠、萘系减水剂之后的第三代减水剂,具有掺量低、高减水率、环保等优点,广泛应用于地铁、机场、高速铁路、桥梁、涵洞、高层建筑等混凝土工程中[1]

目前聚羧酸减水剂大多数采用自由基聚合,使用合适的引发剂在60-80℃条件下合成得到[2]。合成过程中需要加热,使用蒸汽或电加热,不仅消耗能源,还会带来环境污染问题;而使用太阳能等加热会使投资成本过大。因此常温合成聚羧酸减水剂具有广阔的发展空间。

 

1实验部分

 

1.1 原材料

甲基烯丙基聚醚(HPEG),工业品;丙烯酸(AA),化学纯;甲基丙烯磺酸钠(MAS),化学纯;双氧水,分析纯;引发剂,化学纯;氢氧化钠,分析纯。聚羧酸减水剂PCG,市售。

1.2 主要仪器及设备

三口烧瓶,温度计,烧杯,电动搅拌器,分析天平,水泥净浆搅拌机,水泥胶砂搅拌机,混凝土搅拌机。

1.3 实验步骤

1.3.1 常温条件下聚羧酸系减水剂PCE的合成

往三口烧瓶中加入计量的自来水、甲基烯丙基聚醚,待聚醚溶解后,在室温20-25℃时,同时滴加丙烯酸和甲基丙烯磺酸钠水溶液和引发剂水溶液,1.5-2 h滴加完。反应结束,边搅拌边加入定量的32%的碱液,调节pH=7,得到固含量为40%的聚羧酸系减水剂。

1.3.2 产品性能测试

GB/T 8077—2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中规定的方法分别测定水泥净浆流动度和水泥砂浆减水率;按 GB 8076—2008《混凝土外加剂》中规定的试验方法分别测定混凝土坍落度和混凝土抗压强度。

 

2 结果与讨论

2.1 聚羧酸系减水剂对水泥净浆的影响

1 水泥净浆实验

减水剂样品

水泥样品

净浆初始/mm

1h/mm

PCE

水泥A

265

255

PCG

水泥A

260

245

PCE

水泥B

230

210

PCG

水泥B

240

220

PCE

水泥C

300

320

PCG

水泥C

285

295

1为不同减水剂的水泥净浆实验,水灰比为0.29,减水剂掺量为水泥质量的0.5%(40%固含量样品,称样量与水泥质量的比值,下同)。 从表中可以看出,常温合成的聚羧酸减水剂对水泥有很好的适应性,净浆中的流动性与市售高温合成的聚羧酸减水剂性能相近,甚至有所超过。

2.2 减水剂对水泥胶砂的影响

由表 2 可以看出,随着掺量的增加,减水剂在胶砂中的减水率也逐渐提高,而且PCEPCG在砂浆中的减水效果相近。

2 减水剂水泥胶砂实验

减水剂样品

掺量(%

减水率(%)

PCE

0.25

11.5

PCG

0.25

12.3

PCE

0.50

25.3

PCG

0.50

24.8

PCE

0.75

28.6

PCG

0.75

27.7

2.3 聚羧酸系减水剂对混凝土的影响

3是不同减水剂对混凝土实验结果。由表3可以看出,随着减水剂PC掺量的增加,混凝土的用水量逐渐减少,当减水剂掺量达到0.75%以上时,混凝土坍落度1 h基本不损失,而且混凝土抗压强度较空白有很大提高,28天抗压强度可提高 30%。常温合成聚羧酸减水剂与高温合成减水剂在混凝土中的应用性能相近。

3减水剂对混凝土影响

减水剂

掺量%

用水量 kg/m3

坍落度 mm

0h      1h

抗压强度 MPa

3d       28d

PCE

0.25

200

200    185

12.22    30.56

PCG

0.25

200

205    195

12.58    31.44

PCE

0.50

180

220    200

14.58    36.45

PCG

0.50

180

220    205

14.54    36.34

PCE

0.75

160

240    230

16.08    40.20

PCG

0.75

160

235    220

16.28    40.70

空白

 

240

200    100

10.25    30.13

 

3 结 论

 

1)在常温(20-25℃)条件下,选用甲基烯丙基聚醚、丙烯酸等小分子单体合成了聚羧酸高性能减水剂。实验表明常温合成的聚羧酸系减水剂和高温条件下合成的市售聚羧酸系减水剂性能相近。

2)常温合成的聚羧酸系减水剂具有掺量少、减水率高、保坍性好、水泥适应性广、增强效果好等优点,完全可以替代高温合成样品。

3)该常温合成方法工艺简单、原料通用易得、操作易控、安全环保,并且能够显著降低生产成本,发展前景。

 

参考文献

 

[1] 姜玉,庞浩,廖兵.聚羧酸系高效减水剂的研究和应用[J].化工进展, 2007, 26(1): 37-41


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