聚羧酸系混凝土高效减水剂

技术简介：聚羧酸系高效减水剂是基于高分子材料结构设计理论进行的定向合成，通过对原材料单体进行聚合而获得更高的减水率，并长时间保持混凝土坍落度，满足高混凝土性能对材料的特性需求。该减水剂具有如下特点：     

减缩型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究

为了减少混凝土因收缩开裂引起的混凝土结构耐久性问题,研制了一种减水率高、水泥适应性好的减缩型聚羧酸系减水剂。首先使用丙烯酸、新戊二醇和携水剂,在阻聚剂和催化剂作用下制备了一种酯类功能单体;然后将酯类功能单体与异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸及一缩二丙二醇等单体,在氧化-还原复合引发剂和链转移剂作用下进行共聚,合成了减缩型聚羧酸系减水剂TX-938。合成样品的性能试验结果表明:TX-938在分散性能及保持能力上与标准型聚羧酸系减水剂TX-50H基本相同,且具有较好的水泥适应性;TX-938在掺量为2.5%时可以将溶液表面张力从72.3 mN/m降低至31.6 mN/m;掺2种聚羧酸系减水剂的水泥胶砂试件的28 d干燥收缩率分别较空白样降低了10.5%和29.1%,TX-938更能显著降低水泥胶砂的干燥收缩;掺2种聚羧系减水剂的混凝土初凝后72 h收缩率分别为452×10^-6和399×10^-6,掺TX-938的混凝土收缩率为掺TX-50H的88%,混凝土28 d掺TX-938收缩率仅为空白样的35.6%,比掺TX-50H降低1/2倍还多;TX-938的减水率达到29.4%,混凝土不同龄期强度也没有负面影响。     

大理岩石粉与减水剂的适应性及对浆体流变性能的影响

采用4个厂家的7种减水剂、2种水泥、1种粉煤灰和3种粒径分布的大理岩石粉,以大理岩石粉外掺与内掺方式,开展了石粉对水泥与减水剂的适应性及其浆体流动性影响的试验研究,结果表明:石粉外掺(不取代水泥)降低了"水粉比"、浆体流动度及其保持能力,对于减水剂的塑化与保塑性能有一定的削弱作用,随着掺量的增加,作用尤其明显,且石粉与聚羧酸系减水剂之间的适应性整体优于萘系;不同粒径分布范围的石粉内掺(等量取代水泥)后,均有一定的减水作用,对减水剂塑化效果及浆体流动性能均有改善作用,且颗粒分布范围越宽、掺量越大(30%以内),作用效果越明显。     

早强型聚羧酸减水剂对水下灌注桩性能的影响研究

水下灌注桩要求混凝土具有良好的和易性能,成型过程中不出现断桩等质量问题,龄期强度达标。早强型聚羧酸减水剂在混凝土硬化期间促进整体水化反应,达到增加早期强度的目的。优质粉煤灰由于具有球形颗粒,对于改善混凝土和易性,降低整体黏度,具有重要作用。重新开展水下灌注桩混凝土配合比设计工作,优化原材料比例,通过现场制备验证的方式,确定影响水下灌注桩基本性能、力学性能的影响因素。结果表明:当粉煤灰掺量为20%时,混凝土流动性能、黏聚性能最佳;混凝土倒筒时间达到3.2s,初始扩展度达到635mm, 1h扩展度达到640mm, 2h扩展度达到630mm,混凝土2h流动性能未损失,施工性能正常;当早强型减水剂掺量为4.0%时,混凝土早期抗压强度最优。     

掺聚羧酸减水剂混凝土性能试验研究

近年来,以聚羧酸为代表的新一代减水剂因其具有良好的综合性能,正在被越来越广泛的推广和应用.此次试验研究的目的主要是通过与常用奈系减水剂的对比试验,掌握聚羧酸减水剂对混凝土拌和物性能、力学性能、耐久性性能、变形性能的影响,为其大规模推广应用积累经验.     

对《聚羧酸系高性能减水剂》标准的认识

对标准中的几个重要指标,如影响混凝土耐久性的指标、减水率、泌水率比、含气量、混凝土拌合物1h塌落度保留值、凝结时间差、抗压强度比、28d收缩率比及对钢筋的锈蚀作用等进行了较详细的说明和解释。     

氯化钠对无机聚合物浆体流变性能的影响

研究了氯化钠对无机聚合物浆体标准稠度需水量、凝结时间和流变性能的影响,采用Herschel-Bulkey(H-B)流变模型对浆体流变曲线进行拟合获得流变参数。研究结果表明:无机聚合物流体模型属于H-B流体模型,相关系数达0.999以上,无机聚合物浆体剪切增稠程度随氯化钠掺量的增加而降低。氯化钠对无机聚合物浆体有缓凝效果;随着氯化钠掺量的增加,浆体的标准稠度需水量略有增加。随着剪切速率的增加,无机聚合物剪切应力逐渐增大,塑性黏度先降低后增大即浆体呈现出先剪切稀化再剪切增稠的规律;随着氯化钠掺量的增加,无机聚合物的剪切屈服应力逐渐降低,塑性黏度系数基本不受影响,触变环面积呈现出先增加后减少的规律。     

酯类聚羧酸高效减水剂的合成及性能研究

为适应工程建设对混凝土高强度、高性能及对混凝土工作保持性高的要求，笔者研究了一种新型聚酯类聚羧酸类高效减水剂，获得了合成该类减水剂的最佳工艺条件和原材料配比。通过对该减水剂分子结构的研究表明，聚羧酸系减水剂坍落度的保持性能与所用大单体链长（EO的聚合度）有关，链长较长的减水剂初始分散性较好，而链长较短则有利于减水剂的分散保持性能。文中并对合成的聚羧酸高效减水剂在混凝土上进行了检测，表明该产品是一种掺量小、分散性能好、流动保持性能佳、与不同水泥的适应性好的高效减水剂，并与水利工程中用量较大的中热、普通硅酸盐水泥进行了适应性研究。     

聚羧酸系高性能减水剂对碱骨料反应的抑制试验研究

通过对聚羧酸系高性能减水剂对混凝土用骨料的碱骨料反应的抑制效应试验进行研究,结果表明:掺用聚羧酸高性能减水剂、聚羧酸缓凝型高性能减水剂对碱骨料反应起到了一定程度的抑制作用。掺高性能减水剂对碱骨料反应的抑制效果最好,抑制作用同减水剂掺量有关,随掺量的增大抑制效果越好;聚羧酸缓凝型高性能减水剂当掺量为1.0%为抑制碱骨料反应的最佳掺量;掺引气高性能减水剂在试验早期对碱骨料反应起到一定抑制作用,但后期抑制效果较差。     

聚羧酸减水剂对不同温度水泥适应性的影响研究

为了分析聚羧酸减水剂与不同温度水泥的适应性,研究了水泥温度(20℃、40℃、60℃、80℃和100℃)对混凝土拌和物性能及力学性能的影响。结果表明:随着水泥温度的升高,外加剂的适应性表现出变差的趋势,温度过高将造成混凝土和易性下降,甚至导致骨料与浆体分离或者泌水;建议参与混凝土拌和的水泥温度不宜超过60℃,否则在混凝土生产系统应尽量对拌和系统原材料进行预冷处理,避免因水泥温度过高而增大混凝土拌和物的坍落度和含气量损失。     

电阻率法研究聚羧酸减水剂对水泥水化的影响

测试和分析了不同聚羧酸减水剂掺量下电阻率的发展曲线及其特征,并且建立了最小电阻率出现时间与初凝、终凝时间的关系。研究发现早龄期电阻率与相应龄期抗压强度之间存在线性相关,通过测定电阻率可以有效地预测硬化体的强度。研究结果表明电阻率曲线能很好地反映水泥净浆凝结硬化的变化过程。     

低能耗高保坍型聚羧酸系减水剂的合成及性能

合成工艺的低能耗是减水剂绿色制备的一个重要发展方向,研制高保坍型聚羧酸系减水剂解决现代混凝土施工中面临的坍落度损失控制难题具有重要实践意义。采用复合氧化-还原体系,在20 ℃条件下,以异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸为共聚单体,一步法合成了高保坍型聚羧酸系减水剂。通过单因素试验和正交试验研究了丙烯酸丁酯、丙烯酸羟乙酯、链转移剂、还原剂、氧化剂用量对聚合物分散性和保坍性的影响规律,得到了最佳合成工艺为:丙烯酸丁酯与丙烯酸羟乙酯等摩尔取代丙烯酸的用量为30%,链转移剂用量为0.25%,还原剂用量为0.22%,氧化剂用量为0.30%(占聚醚大单体质量),反应时间为4 h。与国外同类产品相比,按最佳合成工艺参数制备的保坍剂具有显著的小坍度保持能力和较低的掺量敏感性,特别适用于小坍落度高保坍要求的混凝土施工。     

聚羧酸减水剂分子量和官能团比例对其分散性能的影响

作为新型高性能减水剂,聚羧酸减水剂优越的分散性能取决于其分子结构可设计性。该文以改性大单体TPEG、丙烯酸(AA)和马来酸酐(MAD)等单体为主要原料合成聚羧酸减水剂,通过Ft-IR和GPC表征减水剂分子量、官能团类型和比例,并探讨减水剂在水泥净浆和砂浆中的分散性能。结果表明,以-COOH官能团为主导的减水剂减水性能较好,保坍性能则较差;以一定比例的-COOH和-COOR组成的官能团为主导的减水剂保坍性能较好,初始减水性能较差。随着n(-COOH)/n(-COOR)的不断增大,减水剂减水性能逐渐变差,保坍性能逐渐变好。     

聚羧酸减水剂缓凝机理的研究

 通过测定掺KH聚羧酸减水剂的化学收缩、初期水化热及电性能，并结合XRD，TG－DSC分析，研究了KH聚羧酸减水剂的缓凝机理。结果表明：聚羧酸减水剂可以有效抑制化学收缩，1 d化学收缩减小20%以上，28 d化学收缩减小30％以上；有较强的缓凝作用，有效抑制水化放热，延缓结构形成；凭借其分子结构中的羟基（-OH）、羧基（-COO-）、磺酸基（-SO3-）、聚乙氧基（-OCH2CH2-）等官能团，通过吸附、络合、静电斥力及空间位阻的作用，有效抑制初期C3A和C3S水化，而不影响后期结构发展。     

不同拌合环境温度下聚羧酸减水剂固含量变化对混凝土性能的影响

减水剂作为混凝土的第六组份加入到混凝土中,可以有效的调节混凝土的工作性能,为制备高性能混凝土提供了技术条件.由于减水剂通过化学作用影响混凝土的性能,拌合环境温度对其加入到混凝土中的性能影响较大.该文研究了聚羧酸减水剂固含量变化以及不同拌合环境温度对混凝土拌合物工作性能以及混凝土硬化后的力学性能的影响.研究结果表明,聚羧酸减水剂作用对固含量和拌合环境温度敏感,改变二者对混凝土工作性能包括减水率,泌水率比、含气量与1h的坍落度保留值有明显的影响,对混凝土的早期和后期抗压强度也有影响,早龄期的抗压强度比影响更为显著.     

双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂再生混凝土性能试验研究

对于再生混凝土而言,其再生骨料本身具有强度低、吸水率高、孔隙率大等特点,导致再生混凝土无论是在力学性能还是在耐久性方面,都远不入普通混凝土。为了提高再生混凝土的性能,文章通过试验研究,分析使用双掺粉煤灰、聚羧酸减水剂等方法对再生混凝土性能的影响。     

聚羧酸系减水剂在南水北调中线禹长段的应用

在混凝土生产中适当添加减水剂可以极大改善混凝土的性能。结合南水北调中线工程禹长段三标工程,介绍了聚羧酸高性能减水剂在预拌混凝土及预应力混凝土管道灌浆料生产中的应用价值,如保证工作性能降低水胶比、提高强度、降低总碱量(预防混凝土碱骨料反应)及节约成本等,并简要说明了该减水剂在应用中存在的问题和注意事项,对今后类似工程减水剂的添加使用有较好的指导和借鉴作用。     

聚羧酸减水剂合成及其分散性能和保坍性能分析

聚羧酸减水剂是一种新型高性能减水剂,相比前两代减水剂（木质素、萘系等）具有突出优点。该文以甲基烯丙基聚醚（ TPEG）、丙烯酸（ AA）和丙烯酸酯（ HA）等单体原材料合成聚羧酸减水剂。通过水泥净浆、砂浆和混凝土性能测试结果表明,合成聚羧酸减水剂最佳工艺条件为：引发剂和链转移剂总摩尔量分别为大单体的3％和2％,聚合温度为60℃。当n[ TPEG]∶n[ AA]＝1∶4时合成聚羧酸减水剂分散性能较佳,砂浆减水率可达38.97％;当n[ TPEG]∶n[ AA]∶[ HA]＝1∶2∶2时合成聚羧酸减水剂保坍性能突出,水泥净浆流动度2 h时保持放大,3 h内无损失。该试验合成两种聚羧酸减水剂在水泥净浆、砂浆和混凝土中对应的分散性能和保坍性能均优越于所选市售同类型的减水剂。     

磺化巯基丙酸制备聚羧酸减水剂试验研究

本文以磺化后的巯基丙酸作为链转移剂,按照聚醚大单体(TPEG),丙烯酸(AA)摩尔比为n(TPEG)∶n(AA)=1∶3.21,常温合成聚羧酸减水剂,并进行性能测试及对比试验。试验研究结果表明,磺化巯基丙酸合成聚羧酸减水剂的适当掺量范围是TPEG质量的0.64%～0.68%,当0.66%掺量时,合成的聚羧酸减水剂减水、保坍等性能效果最优。     

聚羧酸高效减水剂在工程中的应用

聚羧酸高效减水剂无氯、低碱,高减水率、高工作性,混凝土和易性好,坍落度保持性能突出,具有极佳的早期强度和后期强度,能显著增强对不同水泥的适应性。文章分析了聚羧酸高效减水剂的性能和特点,综合阐述了聚羧酸高效减水剂在国内外的发展情况,介绍了聚羧酸高效减水剂在工程中的应用及体会,同时对其应用前景进行了展望。