如何解决掺有聚羧酸减水剂的混凝土表面气泡问题
摘要：
本文介绍了气泡的类型和其对混凝土结构的利弊，分析了掺有聚羧酸减水剂的混凝土产生气泡的原因，并详细阐述了在不影响混凝土其他性能的前提下减少混凝土表面气泡的几点措施和办法。
混凝土气泡产生的原因混凝土结构物表面的起泡绝大多数是在浇筑混凝土时，由内部气泡经振捣或挤压而转移到结构物表面的，要减少混凝土表面的起泡，就首先应该了解内部气泡产生的原因。在新拌混凝土中产生的气泡往往是由以下原因引起的：⑴集料间的堆积间隙形成的气泡。在混凝土生产过程中，粗细集料往往达不到理想的级配状态：粗颗粒偏多，大小不当，针片状较多或颗粒棱角较多；细集料细度模数偏大，级配不良。这些都造成了集料间无法达到完全密实状态，在搅拌混凝土时集料堆积所形成的空气间隙就变成了气泡，这些气泡大多为大气泡，直径2?20mm。
⑵搅拌混凝土过程中带入的气泡。搅拌混凝土时随着搅拌叶的翻动，会不断从空气中带入大量的气体进入混凝土中形成气泡，这些气泡以大气泡为主。这些气泡在搅拌过程中不断被减小或消灭，但又有新的气泡随着搅拌的过程不断从空气
中被带入，此消彼长。随着搅拌时间的持续，混凝土会达到种趋于稳定的状态。
在这里我们值得注意的地方是，混凝土的搅拌时间（从加水
开始到搅拌出机）不能过短或过长，特别对于掺入引气型聚过短时混凝土搅拌不均匀，过长时混凝土中引入的气泡将会较大。
羧酸减水剂的混凝土，搅拌时间不宜大于5min 和小于3min 。
⑶聚羧酸减水剂引入的气泡。聚羧酸系减水剂在生产过程中往往会保留一些降低表面张力的表面活性成分，因此它具有
定的引气性，所以聚羧酸减水剂大多为引气型减水剂，在拌制混凝土时会引入大量的微小气泡。这些气泡的引入对增大混凝土的流动性，增强混凝土的粘聚性和提高混凝土的保坍能力有非常重要的作用，对提高混凝土的耐久性、抗冻性和抗渗性也有极大的好处。当混凝土入模后，这些小气泡部分自动消灭，部分经振捣作用聚集成大气泡。
聚羧酸减水剂引入的气泡在混凝土出机时非常明显，往往会伴随着“啪啪”的消泡声，这种情况在高掺量或混凝土坍落度过大时尤为明显。当生产聚羧酸减水剂的化工原料质量较差时，生产的聚羧酸减水剂拌制的混凝土中的气泡也越多。
⑷与水泥有密切相关的气泡。水泥生产过程中往往会掺入助磨剂，随着厂家的不同，助磨剂的质量也有很大的不同，而助磨剂中往往含有表面活性剂，继而在混凝土搅拌时产生过
多的气泡。而且随着碱含量的增加和水泥细度的降低，其拌
制的混凝土中的含气量也会增加。
⑸在混凝土中，未参与水化的自由水往往较多，这些自由水
经聚集形成了水泡，其中的水分经蒸发后形成了气泡。这种气泡的产生与混凝土配合比中的水灰比和用水量有很大的关系，水灰比越大，用水量越多，所产生的气泡就越多。
⑹钢制模板封闭太严，未设置排气孔，混凝土下料时产生气囊，后形成气泡。现在大型工程中施工使用的大多为无缝钢模，这种钢模对气体和周边自由水的排出相对比较困难，因此使用无缝钢模的混凝土结构物的气泡也会较多。这种情况在倾斜重力式挡土墙的施工中相当普遍，由于没有排气孔，仰斜面的混凝土表面往往会聚集大量的气泡，这些气泡有时靠过量的振捣也无法排出。
减少混凝土表面气泡的措施减少混凝土表面的气泡是一项综合的工作，并不能靠某一两种方法就能做得到，以下便是实际施工中常用到的一些方法和注意的一些事项：⑴适当延长混凝土的入模时间。这里提到的入模时间是指混凝土在搅拌车里运输过程中的时间。随着入模时间的延长，新拌混凝土在搅拌车里会变得气泡越来越少，越来越密实但新拌混凝土的流动性和粘聚性也随之变差。因此，在不影响混凝土工作性能的前提下，为减少混凝土结构物表面的气泡，可以适当延长新拌混凝土的入模时间。
⑵聚羧酸减水剂的调整。聚羧酸减水剂厂家在生产减水剂时不应掺引气剂，必要时可掺入适量的消泡剂。事实证明，掺入消泡剂可有效降低新拌混凝土的含气量，特别能减少一些影响强度和美观的大气泡。但掺入过量的消泡组分也会影响减水剂的减水率和粘聚性。因此，在不影响混凝土工作性能的前提下，可适当掺入合适的消泡剂来减少混凝土中的气泡。所以，在施工前可要求聚羧酸减水剂厂家配合调整。
⑶提高施工技术。提高施工技术对减少混凝土气泡尤为重要。《混凝土泵送技术规程》（GB/T10-95）中规定“混凝土浇注分层厚度，宜为300?500mm”但是在实际施工时，往往浇注厚度都偏高，由于气泡行程过长，即使振捣的时间达到了要求，气泡也不能完全排出，这样会造成混凝土结构表面气泡较多。因此，在混凝土施工过程中应：分层布料，分层振捣。分层的厚度以不大于500mm 为宜，否则气泡不易从混凝土内部往上排出。
另外，振捣的时间过长（过振）或过短（欠振），以及有未振
捣的地方（漏振），均会对表面产生气泡缺陷。过振不仅会造成混凝土表面产生砂线和水纹，而且会导致微小气泡在机械作用下破坏重组，由小变大。欠振和漏振都会使混凝土不密实而产生自然空洞（蜂窝）。因此，振捣手的水平直接影响了混凝土结构物的外观质量。振捣越好，混凝土内部结构
就越密实，表面气泡就越少。
⑷选择良好的脱模剂和模板。实践证明，选择良好的脱模剂对消除混凝土表面的气泡有很好的效果。施工单位为了降低成本，往往会选用废机油等作为脱模剂，这种废机油对气泡具有很强的吸附性，混凝土内气泡与之接触，便会吸附在
模板上而定型在结构物表面。优质的脱模剂具有较低的粘度，对气泡不具有吸附性。目前市场上也有很多具有消泡化学成分的脱模剂，这种消泡型的脱模剂在使用后，当混凝土产生的气泡与模板表面脱模剂中所含的消泡剂相遇后，消泡剂会立即破灭或由大变小，由小变微，使混凝土墩柱表面起到极其平滑致密的效果。实践还证明，当采用表面光滑的模板时混凝土结构物表面产生的气泡较少，当采用表面粗糙的模板时产生的气泡就会多一些。因此在施工时，应尽可能地选用优质的脱模剂和表面光滑的模板。
综上所述，混凝土气泡产生的原因较复杂，在施工中考虑的因素也较多，所以不能单靠某一种方法来彻底解决其表面的气泡问题。只有综合考虑了混凝土原材料本身质量，以及水灰比、用水量、模板、脱模剂和施工振捣等因素时，才能将混凝土结构物表面的气泡数量降低到最少，也只有综合考虑了这些因素，才能使混凝土结构物得到一个漂亮的外观。作者：白玉贵，如涉及作品内容、版权和其它问题，请及时联系，我们将尽快处理。
聚羧酸减水剂生产工艺 一、引言 一般认为，减水剂的发展分为三个阶段：以木质素磺酸钙为代表的第一代普通减水剂阶段；以萘系为代表的第二代高效减水剂阶段；以聚羧酸系为代表的第三代高性能减水剂阶段。 与传统的减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂有很多特点：1.在合成工艺上，聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合成而不是传统减水剂使用的缩聚合成，因此该类减水剂的合成原料非常之多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。2.在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团（—COOH）、羟基基团（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以产生静电斥力效应；其侧链带有亲水性的非极性活性基团，具有较高的空间位阻效应。由于其广泛的原料来源，独特的分子结构，故而具有前两代减水剂不可比拟的优点，加上在合成过程中不使用甲醛，属绿色环保产品，因此，已成为混凝土外加剂研究领域的重点和热点之一。 但是，也许是涉及技术秘密，目前该领域的研究成果报道较少，尤其是聚羧酸系高性能减水剂的合成工艺。因此，本文在此予以简介之。 二、聚羧酸系高性能减水剂合成工艺简介。 聚羧酸系高性能减水剂目前主要存在聚酯类和聚醚类两大主流产品。聚酯类：包括酯化和聚合两个过程。聚醚类：只有聚合一个过程。 (一)、聚酯类聚羧酸系高性能减水剂合成工艺。 1、合成工艺简图 冷凝器去离子水
聚乙二醇过硫酸铵↓ →→→→→→酯化→→→→→计量槽→→聚合中和成 甲基丙烯酸→→→→ →→→→→→反应→→→→→计量槽→→反应反应品 ↑↑ ↑↑ 去离子水氢氧化钠 2、反应过程如下： （1）、酯化反应（制备大单体）：计量聚乙二醇1200料3960kg，将其在水浴中溶化，加入反应釜内，同时加入甲基丙烯酸1140kg，以及小料1份（对苯二酚：5.28kg、吩噻嗪：1.06kg），升温至90℃，加入浓硫酸69.3kg，继续升温至120℃，保持4.5小时，后充氮气2小时，（6㎡／时，每30分钟充1瓶，共4瓶），反应完成，得到减水剂中间大分子单体聚乙二醇单甲基丙烯酸酯和水。（经减压蒸馏脱水，酸化反应更为完全）。 （2）、聚合反应：采用过硫酸铵引发、水溶液聚合法。计量酯化产物即聚乙二醇单甲基丙烯酸酯1545kg，丙烯酸77.3kg，分子量调节剂十二烷基硫醇21.3kg，配以130 kg去离子水，泵入滴定罐A备用，是为A料。计量过硫酸铵34.5kg，配以950kg去离子水，泵入滴定罐B备用，是为B料。加去离子水1425kg 入釜，升温至85℃，同时滴定A、B料。A料3小时滴定完，B料3.5小时滴定完，保温1.5小时。（温度控制：90±2℃）。 （3）、中和反应，将反应好的聚合物降温至50℃以下，边搅拌边加入片碱100kg，调节PH值6—7，反应完成，得到含固量为30%的聚酯类聚羧酸系高性能减水剂成品。
聚羧酸高效减水剂及其工程应用 摘要：作为高性能混凝土第五组分的高效减水剂主要经历了三种形式：第一代高效减水剂是20世纪60年代初开发出来的萘基高效减水剂和密胺树脂基高效减水剂又被称为超塑化剂；第二代高效减水剂是氨基磺酸盐；第三代减水剂是聚羧酸高效减水剂。本文以前人对聚羧酸高效减水剂的研究为基础，借鉴他们的研究成果从其分子特点、合成方法、作用机理、对混凝土性能的改善、工程应用与实践应用中存在的问题六个方面对聚羧酸减水剂做了介绍。关键字：聚羧酸减水剂、高效减水剂、高性能混凝土 1.聚羧酸减水剂的分子结构 聚羧酸系高性能减水剂采用不饱和单体共聚合而成，而不是传统减水剂使用的缩聚合成，合成原料非常多，通常有聚乙二醇、（甲基）丙烯酸、烯丙醇聚氧乙烯醚等。在分子结构上，聚羧酸系高性能减水剂的分子结构是线形梳状结构，而不是传统减水剂单一的线形结构。该类减水剂主链上聚合有多种不同的活性基团，如羧酸基团（—COOH）、羟基基团（—OH）、磺酸基（—SO3Na）等，可以产生静电斥力效应。 2.合成方法 2.1可聚合单体直接共聚法 单体直接共聚是先制备具有活性的大单体(一般是甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯) ，再聚合一定配比的单体(如丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠等)，采用溶液共聚的手段得到成品，即先酯化再聚合。该方法合成减水剂分子结构的可设计性好，可根据实际需要进行结构调整，产品质量稳定，目前很多聚羧酸的生产都采用此方法。但缺点是生产甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯大单体存在酯化控制难度，大单体酯化率和质量就直接影响了后续的共聚反应程度。同时中间分离纯化过程比较繁琐，生产成本较大。 2.2聚合后功能化法 聚合后功能化法是利用现有的聚合物进行改性，采用已知分子量的聚羧酸在催化剂和较高温度下聚醚通过酯化反应进行接枝。但现成的聚羧酸产品种类和规格有限，调整组成和分子量困难；同时聚羧酸和聚醚适应性不好，酯化实际操作困难，另外，随着酯化的不断进行，水分不断逸出，会出现相分离，如果能找到
图片简介: 本技术介绍了一种聚羧酸减水剂生产工艺，在常温状态下，往反应箱内加入占总溶液总比重20％50%的聚醚时，后加入占总溶液总比重30%71.7％的水进行溶解，自由基聚合：往进行溶解后的溶液内滴加占总溶液总比重3％7.5%的丙烯酸，滴加完毕后开始滴加占总溶液总比重0.3％的巯基乙酸，接枝反应：对经过自由基聚合的溶液进行加热直到8085摄氏度，开始滴加一个半小时的混合物，所述混合物由占总溶液总比重0.5％过硫酸铵和占总溶液总比重4.5％10.5%水混合而成，保温：将经过接枝反应中的溶液在80摄氏度下，保温一个半小时至两个小时。 技术要求 1.一种聚羧酸减水剂生产工艺，其特征在于：在常温状态下，往反应箱（1）内加入占总溶液总比重20％-50%的聚醚时，后加入占总溶液总比重30%-71.7％的水进行溶解，自由 基聚合：往进行溶解后的溶液内滴加占总溶液总比重3％-7.5%的丙烯酸，滴加完毕后开始滴加占总溶液总比重0.3％的巯基乙酸，接枝反应：对经过自由基聚合的溶液进行加热直到80-85摄氏度，开始滴加一个半小时的混合物，所述混合物由占总溶液总比重0.5％过硫酸铵和占总溶液总比重4.5％-10.5%水混合而成，保温：将经过接枝反应中的溶液在80摄 氏度下，保温一个半小时至两个小时；
其中，所述的反应箱（1）侧壁上设有出料管（11），所述反应箱（1）设有加热块（13），所述反应箱（1）内设有传动轴（14），所述传动轴（14）上设有搅拌杆（141），所述反应箱（1）侧壁上设有保温层（12），所述反应箱（1）顶部设有多个进料口（15），所述反应箱（1）顶部设有多个与所述进料口（15）相配合的连接管（3），所述连接管（3）顶部设有储料箱（2），所述连接管（3）侧壁上设有第一通槽，所述第一通槽内设有固定板（31），所述连接管（3）内设有支撑板（5），所述支撑板（5）上设有连接轴（4），所述连接轴（4）穿设于所述储料箱（2）内，所述支撑板（5）底部设有导块（55），所述支撑板（5）上设有下料口（54），所述下料口（54）设于所述导块（55）上方；在制备聚羧酸减水剂时，将聚醚和水加入到反应箱（1）内，传动轴（14）带动搅拌杆（141）转动，聚醚与水在反应箱（1）内混合；将丙烯酸放入到其中一个储料箱（2）内，再将巯基乙酸、硫酸铵和水的混合物放入另外的储料箱（2）内，推动连接轴（4）带动支撑板（5）移动，根据需要滴加的量确定支撑板（5）的位置；当支撑板（5）位置确定后，储料箱（2）内的液体进入到连接管（3）内，连接管（3）内的液体从下料口（54）处往下运动，液体粘沿导块（55）往下滑落，将液体滴入到反应箱（1）内，根据先后顺序依次将相应的液体加入到反应箱（1）内，当聚羧酸减水剂制备完成后，将聚羧酸减水剂出料管（11）内排出，获得初成品聚羧酸减水剂。 2.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂生产工艺，其特征在于：将经过保温的水降温至50摄氏度后，打入复配池，加入添加剂，加水稀释后将复配好的溶液打入成品罐。 3.根据权利要求1所述的一种聚羧酸减水剂生产工艺，其特征在于：所述以上步骤均在密闭状态下进行。
萘系高效减水剂与聚羧酸系减水剂的性能比较 萘系高效减水剂与聚羧酸系减水剂的性能比较一、混凝土减水剂概述及作用机 理 减水剂是一种重要的混凝土外加剂，能够最大限度地降低混凝土水灰比，提高 混凝土的强度和耐久性。减水剂分为普通减水剂和高效减水剂，减水率大于5%小于 10%的减水剂称为普通减水剂，如松香酸钠、木质素磺酸钠和硬脂酸皂等 ; 减水率大于 10%的减水剂称为高效减水剂，如三聚氰胺系、萘系、氨基磺酸系、改性木质素磺酸系和聚羧酸系等。在众多高效减水剂中，具有梳形分子结构的聚羧酸系高效减水剂因其减水率高、坍落度保持性能良好、掺量低、不引起明显缓凝等优异性能，成为近年来国内外研究和开发的重点。 减水作用是表面活性剂对水泥水化过程所起的一种重要作用。减水剂是在不影 响混凝土工作性的条件下，能使单位用水量减少 ; 或在不改变单位用水量的条件 下，可改善混凝土的工作性 ; 或同时具有以上两种效果，又不显著改变含气量的外 加剂。目前，所使用的混凝土减水剂都是表面活性剂，属于阴离子表面活性剂。 水泥与水搅拌后，产生水化反应，出现一些絮凝状结构，它包裹着很多拌和水，从而降低了新拌混凝土的和易性 ( 又称工作性，主要是指新鲜混凝土在施工中，即 在搅拌、运输、浇灌等过程中能保持均匀、密实而不发生分层离析现象的性 能 ) 。施工中为了保持所需的和易性，就必须相应增加拌和水量，由于水量的增加 会使水泥石结构中形成过多的孔隙，从而严重影响硬化混凝土的物理力学性能，若 能将这些包裹的水分释放出来，混凝土的用水量就可大大减少。在制备混 凝土的过程中，掺入适量减水剂，就能很好地起到这样的作用。混凝土中掺入减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶 液，构成单分子或多分子层吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附，使水泥胶粒表面
聚羧酸减水剂实验室合成工艺 聚羧酸类减水剂是继以木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高 效减水剂之后发展起来的第三代高性能化学减水剂，其综合性能优异，不仅具有高减水率，而且还可以有效的抑制坍落度损失，目前有较好的应用前景。日本首先于80年代初开发出聚羧酸系高效减水剂，1985年开始逐渐应用于混凝土工程。1995年以后，聚羧酸盐系减水剂在日本的使用量超过了萘系减水剂。目前国内对萘系、三聚氰胺系等高效减水剂的研究和应用已日趋完善，不少科研机构已开始转向对聚羧酸系高性能减水剂的开发与研究。聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团,主链上连接的侧链较多,分子结构自由度大, 高性能化潜力大,因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一,同时也是未来减水剂发展的主导方向。本文在合成聚醚甲基丙烯酸酯大单体的基础上,采用水溶液共聚的方法合成出了聚羧酸系高效减水剂,通过因素试验确定最佳的合成工艺,并研究了其应用性能。 2 实验 2.1 实验原料及试验设备 聚醚(分子量为1200,上海台界化工有限公司) ; 对甲苯磺酸(国药集团化学试剂厂) ; 对苯二酚(天津市大茂化学试剂厂) ; 甲基丙烯磺酸钠(余姚市东泰精细化工有限公司) ; 甲苯(天津市大茂化学试剂厂) ; 甲基丙烯酸(成都科龙化工试剂厂) ; 过硫酸铵(天津市大茂化学试剂厂)等。 聚羧酸系减水剂:进口聚羧酸(p s1, 60% ) ; 国内聚羧酸(p s2, 40% ) ; 自制聚羧酸(p s3, 20% ) 。 水泥:炼石P·O 42.5 级普通硅酸盐水泥;建福P ·O42.5级普通硅酸盐水泥。 500ml三颈烧瓶;集热式恒温磁力搅拌器;温度计; 250ml滴液漏斗;旋转蒸发器等。
中国科技核心期刊全国中文核心期刊 H9F HPEG穴甲血常温台朋高保I円嬰 聚竣酸原水剂的研奔 蔡正华，韩武军,刘勇彰，周辉，吕亚林 (中建商品混凝土有限公司，湖北武汉430205) 摘要：以异丁烯醇聚氧乙烯瞇(HPEG)、丙烯酸拓乙酯(HEA)、丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为单体，在引发剂甲醛合次硫酸氢钠(DBK)&双氧水(H?O?)和链转移剂毓基丙酸(MPA)作用下，常温合成一种具有较高保坍性和良好混凝土和易性的新型聚竣酸减水剂，并用凝胶渗透色谱(GPC)对产物的结构进行了表征。结果表明，合成的减水剂在折固掺量为0.16%,水灰比为0.29时,60-120 min其水泥净浆经时流动度仍能保持330mm稳定不变。 关键词：常温;聚竣酸减水剂;HPEG;坍落度 中图分类号:TU528.042+.2文献标识码:A文章编号:1001-702X(2019)03-0079-03 Study on the synthesis of high-protection polycarboxylate superplasticizer based on HPEG macromonomer at room temperature CAI Zhenghuay HA N Wujun,LIU Yorigzhang,ZHOU Hui,LV Yalin (China Construction Ready Mixed Concrete Co.Ltd..Wuhan430205,China) Abstract:A new type of polycarboxylate superplasticizer with excellent slump retaining ability and workbility was directly polymerized using HPEG?2-hydroxyethyl acrylate(HEA)?acrylamide(AM)and acrylic acid(AA)as monomers?Sodium formaldehyde sulfbxylate&hydrogen peroxide as initiator.and-mercaptopropionic acid(MPA)as chain transfer agent.and its structure was characterized by GPC.Results indicate that the fluidity of cement paste can attain as high as330mm and no slump loss occurs within60-120min at the dosage of0.16%and the water to cement ratio of0.29. Key words：room temperature,polycarboxylate superolasticizer.HPEG?slump loss 绿色混凝土是现代高性能混凝土研究与应用非常重要的一个发展趋势"，聚竣酸减水剂是高性能、绿色混凝土发展的关 键。传统聚竣酸减水剂生产工艺的合成温度为60合成时间为6h。传统工艺对设备要求较高，能耗大,人力成本高。 本项研究基于HPEG大单体，利用氧化还原引发体系常温合成一种具有较高保坍性能的聚竣酸减水剂。该工艺将合 成温度降低至室温，合成时间缩短为4h。改进后大幅度降低能源消耗,节约人工成本，并可降低对环境的污染。在不增加人工数量和设备的情况下，生产效率显著提高，同时电耗仅为原工艺的50%,煤耗基本消除。降低能源消耗效果极其显 收稿日期：2018-05-04；修订日期：2018-07-07 作者简介：蔡正华，男，1983年生，江苏盐城人，工程师,主要从事聚竣酸减水剂及混凝土研究。E-mail：ezh03@https://www.doczj.com/doc/ed4652164.html,.通讯作者:韩武军，硕士，工程师，地址：武汉市青山区武钢七号门，E-mail:hanwjl01@ https://www.doczj.com/doc/ed4652164.html, o 著,而产品的性能在原工艺基础上有所提高。投资少，与传统锅炉或电加热工艺装置相比总投资可减少30%。 1试验 1.1主要原材料 (1)合成原材料 异丁烯醇聚氧乙烯醞(HPEG)：工业级，上海台界化工有限公司(TJ-188C)；丙烯酸羟乙酯(HEA):工业级，江苏银燕化工股份有限公司；丙烯酸(AA):99.5%,工业级,上海华谊:甲醛合次硫酸氢钠(DBK)、双氧水(HA-30%)、籬基丙酸(MPA):AR,国药集团化学试剂有限公司。 (2)性能测试用材料 水泥:P-O42.5,华新水泥;粉煤灰:武钢II级灰;矿粉: S95,武新矿粉;石:武穴碎石,5-31.5mm连续级配;砂:岳阳河砂，细度模数2.8；聚竣酸减水剂:ZJSS-01、ZJSS-02、ZJSS-03、ZJSS-04,中建三局外加剂厂生产的第一代、第二代、第三 NEW BUILDING MATERIALS?79?
1 实验 1.1 原材料 丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、过硫酸铵（APS）均为市售化学试剂；聚氧乙烯基烯丙酯大单体，自制，其聚合度分别约为9、23、35；水泥，P.O42.5R，重庆腾辉江津水泥厂产。 1.2 聚羧酸减水剂的合成方法 将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20%的水溶液。在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计的三颈烧瓶中分批滴加单体及引发剂，滴加完毕后在75℃下保温反应一定时间。反应结束后，用浓度为20%的NaOH水溶液调节PH值至7～8，得到浓度约为20%的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。 1.3 正交试验设计 采用正交试验方法，通过改变丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）、过硫酸铵（APS）4个因素的用量，考察四因素在三水平下合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响，从而确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方。正交试验因素及水平见表1，表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体总质量的百分比。表2为不同实验组数对应的各因素水平。 1.4 掺减水剂水泥净浆流动度测试方法 水泥净浆初始流动度按GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》中测定水泥净浆初始流动度的方法进行测试，W/C为0.29。 水泥净浆流动度经时损失的测试方法为：保持一定水灰比，加入一定量的聚羧酸减水剂，按GB8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》每隔一定时间测试水泥净浆的流动度。 2 结果与分析 2.1 减水剂掺量对水泥净浆初始流动度的影响 表3为对在表2中1～9组的3种聚羧酸减水剂（JH9、JH23、JH35）在不同掺量时对水泥净浆初始流动度的影响。 由表3可知，当减水剂掺量大于0.5%以后，增加减水剂掺量，水泥净浆初始流动度增大变缓。表明该聚羧酸减水剂的饱和掺量为水泥质量的0.5～0.8%。 2.2 聚羧酸减水剂合成配方的确定 通过对表3的实验结果计算分析，可看出减水剂掺量为0.5%时四因素对水泥净浆初始流动度影响的显著程度。聚羧酸减水剂合成时各因素对水泥净浆初始流动度影响的极差分析见表)（减水剂掺量为0.5%）。 2.2.1 聚羧酸减水剂JH9合成配方的确定 由表4可知：（1）在设计的原料用量范围内，掺JH9的水泥净浆初始流动度随MAS、AA用量的增加而增加，随PA和APS用量的增加而下降；（2）由极差R可知，四因素对水泥净浆初始流动度影响均较显著，影响程度从大到小依次为：PA、APS、AA、MAS；（3）JH9的较佳合成配方为：MAS：AA：PA（摩尔）=1.5：（5.0～7.0）：（1.0～1.25）,APS的用量为15%。 图1为四因素在三水平下所合成的JH9聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度经时损失的影响。图1中的水泥净浆流动度为各因素分别在三水平下的算术平均值，减水剂掺量为水泥质量的0.8%（图2和图3与此相同）。 由图1可知，MAS用量对水泥净浆的初始流动度影响不大，但增大MAS用量有利于水泥净浆流动度的保持，MAS用量为1.0～1.5mol时，水泥净浆流动度经时损失曲线基本接近，因此，MAS用量取1.0～1.5mol为宜；增大AA用量对水泥净浆初始流动度有利，但PA用量过大对水泥净浆的流动度保持不利，AA用量取5.0mol为宜；PA用量对水泥净浆流动度的保
聚羧酸高效减水剂作为我国第三代减水剂的代表，其较之以木钙为代表的第一代减水剂和以萘系为代表的第二代减水剂，有着高减水率、高保坍性、高增强等优点。特别适用于配制高耐久性、大流动度、高保坍、高强度以及清水混凝土工程。但其对混凝土原材料的品质及生产工艺要求较高，对集料的含泥量尤为敏感，因此在实际使用过程中还应有所注意。 1、聚羧酸减水剂依然存在与水泥适应性的问题，对于个别水泥会出现减水率偏低，坍损较大的现象，因此当水泥适应性不好时应当进行混凝土试配调整外加剂掺量，以达到最佳效果。另外水泥的细度和储存时间也会影响聚羧酸减水剂的使用效果。在生产中应杜绝使用热水泥，如果使用热水泥与聚羧酸减水剂拌合后，表现出混凝土的初始坍落度更容易出来，但外加剂的保坍效果会减弱，有可能出现混凝土坍落度的迅速损失。 2、聚羧酸减水剂对原材料的变化较为敏感，当砂、石材料以及掺合料如粉煤灰、矿粉等原材料的质量发生较大变化时，将对掺聚羧酸减水剂的混凝土性能有一定影响，应重新以变化后的原材料进行试配试验以调整掺量达到最佳效果。 3、聚羧酸减水剂对于集料的含泥量特别敏感，含泥量过大会降低聚羧酸减水剂的性能。因此使用聚羧酸减水剂时应严格控制集料的品质。当集料含泥量增加时应提高使用聚羧酸减水剂的掺量。 4、聚羧酸减水剂因减水率较高，其混凝土坍落度对用水量特别敏感。因此在使用过程中必须严格控制混凝土的用水量。一旦超量时，混凝土会出现离析、泌水、板结及含气量过大等不良现象 5、使用聚羧酸减水剂在混凝土的生产过程中宜适量增加搅拌时间（一般比传统外加剂高一倍），这样聚羧酸减水剂的空间位阻能力能更容易的发挥，便于生产中对混凝土坍落度的控制。（搅拌时间不够，很可能出现送到工地现场混凝土的坍落度要比在搅拌站控制的混凝土坍落度偏大）。。 6、随着春季的来临，昼夜温差变化较大，在生产控制上应随时注意混凝土的坍落度变化情况及时的调整外加剂用量（做到低温低掺，高温高掺的原则）。 7、聚羧酸外加剂在试配（生产中）时，当只达到基本掺量，混凝土的初始工作性能得到满足，但混凝土经时损失会较大；因此在试配（生产）时，应适当提高掺量（即达到饱和掺量），才能解决坍落度损失较大的问题。 8、当降低胶凝材料用量后，在生产过程中，应更严格保证水胶比。如出现坍落度损失较大的情况，只能通过增加外加剂掺量和二次添加外加剂的方法，勿通过加水的方法解决，否则易造成强度的明显下降。 9、聚羧酸减水剂为高减水率，高分散性产品，在生产控制中更多的应以混凝土的流动性指标（扩展度）来衡量混凝土的工作性，坍落度只能作为一个参考值。 10、混凝土的强度主要由水胶比在决定，聚羧酸减水剂具有高减水率的特点，很容易降低生产配合比中的用水量，从而达到降低水胶比的目的，来降低混凝土的综合成本。生产中因原材料的波动比试验试配大，为更好的发挥聚羧酸减水剂产品的性能，生产中应随时根据原材料情况、环境温度变化等对混凝土工作性的影响，及时调整外加剂掺量。 11、聚羧酸减水剂不可与萘系减水剂混合使用，使用聚羧酸减水剂时必须将使用过萘系减水剂的搅拌机和搅拌车冲洗干净，否则可能会导致聚羧酸减水剂失去减水效果。 12、聚羧酸减水剂应避免与铁制材料长期接触。由于聚羧酸减水剂产品常呈现酸性，与铁制品长期接触会发生缓慢反应，甚至使其色泽变深、变黑，导致产品性能下降。建议采用聚乙烯塑料桶或不锈钢桶储存，以保证其性能稳定性。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910277689.5 (22)申请日 2019.04.08 (71)申请人 四川铁科新型建材有限公司 地址 610400 四川省成都市金堂县淮口镇 四川金堂工业园区现代大道 (72)发明人 苏琳 邓斌 李胜龙 仲一夫 兰海堂 (74)专利代理机构 四川省成都市天策商标专利 事务所 51213 代理人 刘兴亮 (51)Int.Cl. C08F 283/06(2006.01) C08F 220/06(2006.01) C08F 220/14(2006.01) C08F 222/06(2006.01) C08F 2/38(2006.01)C04B 24/26(2006.01)C04B 103/30(2006.01) (54)发明名称一种常温合成复合功能性聚羧酸减水剂母液及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种常温合成复合功能性聚羧酸减水剂母液及其制备方法，属于化工技术领域。由如下重量份的各组分构成：去离子净化水：30—36份；聚醚类单体：38—48份；A溶液：9—10份；B溶液：6—7份；C溶液：6—8份；次亚磷酸钠：0.8-1份。整个聚羧酸减水剂的生产过程中，包括原料的分别制备过程，对环境及生产原料的的温度控制要求小，生产周期短。本发明的聚羧酸减水剂各项性能优良，适应各种砂石水泥。应用范围广。用本发明的聚羧酸减水剂配制的混凝土工作性好，强度高。本发明与现有聚羧酸减水剂及萘系等其他减水剂相比， 具有明显的经济优势。权利要求书1页 说明书5页CN 109970924 A 2019.07.05 C N 109970924 A
推广聚羧酸减水剂的重要意义 （1）节约能源、资源 目前我国正处于高速发展、建设时期，能源资源相对紧缺是制约快速发展的重要问题。一方面聚羧酸减水剂与掺合料具有良好的匹配性，促进了工业副产品的应用，另一方面以其高减水率，可以节约大量的水泥，这就意味着一个工程可以节约成千上万吨的水泥，缓解目前资源和能源紧缺的问题，同时减少熟料烧成带来的环境污染方面有着重要的作用，符合绿色建材的发展方向。 （2）低环境负荷，促进绿色建材发展 甲醛为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名单上甲醛高居第二位。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。研究表明，甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。其浓度与危害性见表1-1。 表1 甲醛对人体健康的影响 萘系减水剂为萘磺酸甲醛缩合物，采用工业萘经浓硫酸磺化后，再用一定量
的甲醛与萘磺酸反应生成甲醛缩合物，最后用碱来中和，得到萘的磺化甲醛缩合物的钠盐和硫酸钠的混合物，即萘系减水剂。合成分为四个反应步骤，即磺化反应、水解反应、缩合反应及中和反应。其中缩合反应需要用到大量的甲醛，对环境造成污染。如果生产时合成工艺控制不当，产品很容易带有大量的游离甲醛，在运输和使用过程中对环境造成二次污染。 为了进一步控制室内环境污染，提高民用建筑工程的室内环境质量，目前国家建设部及有关部门提出：加强对混凝土外加剂的甲醛污染控制，提出了在控制混凝土外加剂里面的氨气污染同时，控制混凝土外加剂里面的甲醛污染，从而有效避免毛坯房室内空气中甲醛超标。聚羧酸减水剂合成采用水溶液自由基聚合，整个过程无甲醛及其他有害释放物，无废水废气排放，符合绿色建材的发展方向。 同时，聚羧酸减水剂的使用，有利于缓解CO2温室效应。2008年中国水泥产量13.9亿吨，CO2排放量为62亿吨，超过美国，位居世界第一。聚羧酸减水剂以其高减水率，可降低10～15％的水泥，可减少1～2亿吨CO2排放。 （3）提高混凝土耐久性，促进混凝土高性能化发展 混凝土工程因其工程量大，耐久性不足对未来社会造成非常沉重的负担。美国有调查表明，美国的混凝土基础设施工程总价值约为6万亿美元，每年所需维修费或重建费约为3千亿美元。美国50万座公路桥梁中20万座已有损坏，平均每年有150-200座桥梁部分或完全坍塌，寿命不足20年；美国共建有混凝土水坝3000座，平均寿命30年，其中32%的水坝年久失修。美国对二战前后兴建的混凝土工程，在使用30-50年后进行加固维修所投入的费用，约占建设总投资的40%-50%以上。目前，我国的基础设施建设工程规模宏大，每年高达２万亿元人民币以上，约30-50年后，这些工程也将进入维修期，所需的维修费或重建费将更为巨大。因此，提高混凝土的耐久性对于当前实现可持续发展战略，更好地利用资源、节约能源和保护环境，都具有十分重要的意义。 众所周知，碱是诱发混凝土碱-骨料反应[23]的主要因素之一，是影响混凝土耐久性的重要因素。而由于碱-骨料反应导致大坝损毁的在国内外屡见不鲜，如巴西的Moxoto大坝和法国的Chambon大坝，前者在工程完工3年后便出现了碱-骨料反应，后者在建成后50～60年发生了碱-骨料反应。混凝土中碱主要来源于水泥、粉煤灰、减水剂等原材料。世界上对于碱含量的控制也非常重视，南非
聚羧酸减水剂的研究现状及发展趋势 摘要：聚羧酸减水剂的研发和推广是混凝土材料科学中的一个研究热点，推动着混凝土材料向高强、高性能化不断发展。论文主要针对国内、外对聚羧酸系高效减水剂的应用情况，分析聚羧酸减水剂的作用机理，通过总结当前研究与应用中存在的主要问题，对将来的发展趋势进行了展望。 关键词：聚羧酸；减水剂；现状；发展趋势 减水剂是一种重要的混凝土外加剂，是水泥混凝土必不可少的组成部分[1]。近年来，高性能混凝土在我国工程建设中发挥了重要作用[2，3]，如聚羧酸系减水剂。其保坍性能优异、与水泥适应性良好，但因其价格昂贵，应用范围受到一定的限制[4]。从某种意义上说，目前各国在混凝土技术上的差距最重要的特征就是外加剂，尤其是高性能减水剂的发展水平。而新型多功能聚羧酸系高性能减水剂的开发则是目前研究的热点[5，6]，发展迅猛[7]，其应用越来越广泛[8，9]，成为公认的配制高性能混凝土不可或缺的一种重要材料。 1、聚羧酸减水剂的分类 为了更好的满足市场需求，应该更系统地开发聚羧酸系列产品。根据不同的分类方式，聚羧酸减水剂有不同的分类。 1.1根据化学结构分类 聚羧酸减水剂化学上可以分为两类，以主链为甲基丙烯酸，侧链为羧酸基团MPEG(Methoxy polyethylene glycol)，聚酯型结构。另外一种为主链为聚丙烯酸，侧链为Vinyl alcohol polyethylene glycol，聚醚型结构。 1.2根据使用情况分类 聚羧酸减水剂根据使用情况可被分为标准型、缓凝型、早强型、保坍型、减缩型、降粘型[10]。目前，各类产品还未发展完善，有待进一步提高。 2、聚羧酸减水剂的研究情况 2.1 国内研究情况 国内对聚羧酸减水剂的研究大多数偏向于分子结构设计、化学合成，而对减水剂作用下水泥水化的机理研究甚少[12～14]。只有少量用作坍落度损失控制剂与萘系减水剂复合使用，而且可供合成聚羧酸类减水剂的原料也极为有限。国内原材料单甲氧基聚乙二醇MPEG供应不足，MPEG国内没有商业化，必须依靠进口[15]。也有研究人员用聚乙二醇(PEG)代替MPEG，但是由于在制备过程中双官能度的PEG容易产生交联，使得产品性能较差，质量不稳定。可以说从减水剂原料到生产工艺降低成本提高性能等许多方面都仅仅是处于刚起步阶段[16]。 2.2 国外研究情况 在国外，聚羧酸类减水剂的研究已有相当长的历史其应用技术已经成熟[17]，20世纪80年代起，国内外就开始积极研发非萘系减水剂。目前，日本、德国等国家生产的聚羧酸系减水剂质量稳定，用量已占到其国内减水剂总量的60%以上[18]。 3、聚羧酸减水剂的特点
聚羧酸减水剂合成工艺配方的确定 摘要：采用自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂。通过正交试验考察不同配方时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度及经时损失的影响，确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳合成配方。 关键词：聚羧酸减水剂；水泥净浆；流动度；配方；工艺；合成 聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团，主链上连接的侧链较多，分子结构自由度大，高性能化潜力大，因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一，同时也是未来减水剂发展的主导方向。 本文采用聚合度分别约为9、23、35的自制聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）分别与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠在引发剂过硫酸铵作用下进行自由基水溶液共聚反应，得到不同侧链长度的聚羧酸减水剂，分别记为JH9、JH23、JH35。通过正交试验分析考察单体及引发剂用量不同时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响，确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳配方。并分析在最佳合成配方下合成的不同侧链长度的聚羧酸减水剂对水泥净浆的初始流动度及经时损失的影响。 1 实验 1.1 原材料 丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、过硫酸铵（APS）均为市售化学试剂；聚氧乙烯基烯丙酯大单体，自制，其聚合度分别约为9、23、35；水泥，P.O42.5R，重庆腾辉江津水泥厂产。 1.2 聚羧酸减水剂的合成方法 将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20%的水溶液。在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计的三颈烧瓶中分批滴加单体及引发剂，滴加完毕后在75℃下保温反应一定时间。反应结束后，用浓度为20%的NaOH水溶液调节PH值至7～8，得到浓度约为20%的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。 1.3 正交试验设计 采用正交试验方法，通过改变丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）、过硫酸铵（APS）4个因素的用量，考察四因素在三水平下合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响，从而确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方。正交试验因素及水平见表1，表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体总质量的百分比。表2为不同实验组数对应的各因素水平。
2018年05 月 聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能研究 张小虎王剑锋（中交二公局东萌工程有限公司，陕西西安710065） 摘要：随着社会经济的发展，建筑行业的发展较快，建筑 工程项目在施工建设中，应用绿色环保技术，对于提升项目建设效益，促进经济可持续发展具有重要作用。隧道工程、桥梁工程、大坝工程、公路工程以及高层建筑在施工中，需要适用大量的建筑材料，其中混凝土材料的使用量大，水泥配置比影响其性能，在水泥混凝土中使用水泥分散剂，即聚羧酸减水剂，对于混凝土的搅拌和性能优化作用明显。聚羧酸减水剂性能高，在建筑工程领域应用广泛，适用于水泥混凝土的搅拌，并且具有不易燃易爆和绿色环保的特征，工程实用性强。聚羧酸减水剂常温制备工艺简单、操作方便，生产成本和能耗也低，本篇文章在此基础上，主要对聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面进行研究和分析。 关键词：聚羧酸减水剂；常温制备；合成工艺；材料性能建筑工程项目在施工建设中，对于工程材料方面要严格把好关，不同类型的建筑项目施工需要使用大量的水泥混凝土，在混凝土材料中适当添加减水剂，对于混凝土材料性能优化和 施工质量控制等具有良好效果[1] 。聚羧酸减水剂的分子结构中含有羧酸，是一种接枝共聚物，聚羧酸减水剂的支链结构特征较为明显，一般是聚氧乙烯形成的“接枝状”支链或者是“梳状”支链，这种组成形式比较有利于提高分子功能基团的表面活性。现代建筑业发展中，无论是高速公路、机场还是桥梁、房屋等的建设，水泥混凝土材料的拌制对于聚羧酸减水剂需求量较大，市场上的聚羧酸减水剂通常有两种类型，一种是酯类聚羧酸减水剂，是先酯化后共聚合成的减水剂材料，制备工艺较为复杂，操作难度也大，而另一种则是醚类聚羧酸减水剂，一步合成、工艺简单，因而市场份额较大。关于聚羧酸减水剂常温制备工艺及性能方面的内容，均需要结合实践情况，展开研究与探讨。 1聚羧酸减水剂常温制备工艺的实验研究 （1）工艺分析 聚羧酸减水剂是一种新型的混凝土外加剂，在水泥混凝土材料中的掺量低，但是减水率高，使用环保，因而工程效益显著，聚羧酸减水剂在自由度设计方面，能够对其进行改性，具有多种功能，改性产品包括保坍剂和早强减水剂等[2]。对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行分析，能够对其技术环节进行适当的改进，一般聚羧酸减水剂合成温度在60℃~80℃之间，聚羧酸减水剂常温制备过程中的升温和调温会对生产周期造成影响，能耗和成本均会增加，在这种情况下，将聚羧酸减水剂合成用原材料和反应单体等，放置在常温的储罐中通过滴加搅拌使其充分反应，不需要再对其进行加温，直接保温6小时，然后得到成品，其分散性能高。（2）合成材料 聚羧酸减水剂在常温制备的过程中，由于聚合反应的温度明显降低，反应速率也会同步降低，同一反应时间内，聚羧酸减水剂产物聚合度低，产品性能受影响，对此，要对聚羧酸减水剂制备材料进行分析。聚羧酸减水剂合成的实验材料包括甲基丙烯磺酸钠、丙烯酸、抗坏血酸、氢氧化钠和过硫酸铵等。其中 工业级的甲基烯丙基聚氧乙烯醚的分子量为2400，合成聚羧酸减水剂，是将一定量的去离子水和甲基烯丙基聚氧乙烯醚加入到容量为500ml 的烧瓶中，调制氢氧化钠的ph 值在7.0左右，氢氧化钠质量分数为40%。获得试样后，调制去离子水固含量40%，整个工艺流程不需要进行加热处理，控制聚合体系的温度在25℃[3]。（3）性能测试 对聚羧酸减水剂的常温制备工艺进行研究，能够及时发现减水剂合成中的技术问题，改进合成方案，控制产品的生产能耗以及制备成本等[4]。在实验分析中，对聚羧酸减水剂常温制备的性能进行测试，水泥净浆流动度要根据《混凝土外加剂匀质性实验方法》标准，测定聚羧酸减水剂合成样品初始的净浆流动度是否固掺量0.13%、水灰比0.29。对于聚羧酸减水剂水泥净浆流动度较大的，还要对其1h 保坍效果、扩展度和初始坍落度进行测定，其中细骨料为河沙，细度模数1.1，粗骨料为碎石，连续级配为5~10mm 和10~20mm ，粉煤灰样品固含量配成8%，应用红外光谱测定聚羧酸减水剂中含有的官能团。 2聚羧酸减水剂性能分析 （1）合成温度对聚羧酸减水剂性能的影响 在对聚羧酸减水剂合成工艺进行研究分析中发现，聚羧酸减水剂常温制备的水泥净浆流动度受聚羧酸减水剂合成温度的影响[5]。根据合成实验，在其他因素不变的情况下，聚羧酸减水剂合成温度升高，水泥净浆流动度也在明显的增加，聚羧酸减水剂对于水泥混凝土的颗粒分散能力增强。但是在聚羧酸减水剂合成温度较低的情况下，引发剂引发率显著降低，总反应速率也受到影响明显降低，同时降低了聚羧酸减水剂聚合物聚合度，聚羧酸减水剂分散性降低。根据实验分析发现，聚羧酸减水剂的合成温度在20~40℃时聚合物分散能力无明显变化，温度在40~60℃时水泥净浆流动度增加，且引发剂引发效果最佳是在60℃，其引发作用受温度降低影响，水泥净浆流动度减弱。（2）引发剂用量对聚羧酸减水剂性能的影响聚羧酸减水剂常温制备的实验分析中发现，引发剂用量不同，水泥净浆流动度受到的影响也不同。在20℃对聚羧酸减水剂制备氧化剂的用量进行调整，在40℃对聚羧酸减水剂制备还原剂的用量进行调整，但是氧化剂和还原剂的摩尔比一致，不改变其他的合成条件，对制备的聚羧酸减水剂试样进行水泥净浆流动度测试。增加引发剂用量，水泥净浆流动度也随之增加，20℃以下的聚羧酸减水剂，PC5初始水泥净浆流动度值达到最大，其中PC1、PC2的水泥净浆流动度增长速度快，一小时内损失小，PC4、PC5水泥净浆流动度在经过一小时后出现流化现象。聚羧酸减水剂在40℃以下条件下的合成，PC5水泥净浆流 动度初始值达到最大[6] 。（3）合成比对聚羧酸减水剂性能的影响聚羧酸减水剂常温制备中，合成配比条件不变，合成温度升高，水泥净浆流动度加快，且聚羧酸减水剂的水泥颗粒分散性增强，温度降低后，引发剂速率降低，聚羧酸减水剂聚合物聚 198
聚羧酸减水剂配方 摘要：采用自由基水溶液共聚方法合成聚羧酸减水剂。通过正交试验考察不同配方时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆流动度及经时损失的影响，确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳合成配方。 关键词：聚羧酸减水剂；水泥净浆；流动度；配方 聚羧酸型减水剂分子链上具有较多的活性基团，主链上连接的侧链较多，分子结构自由度大，高性能化潜力大，因此聚羧酸型减水剂是近年来国内外研究较为活跃的高性能减水剂之一，同时也是未来减水剂发展的主导方向。 本文采用聚合度分别约为9、23、35的自制聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）分别与丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠在引发剂过硫酸铵作用下进行自由基水溶液共聚反应，得到不同侧链长度的聚羧酸减水剂，分别记为JH9、JH23、JH35。通过正交试验分析考察单体及引发剂用量不同时所合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流动度经时损失的影响，确定不同侧链长度聚羧酸减水剂的最佳配方。并分析在最佳合成配方下合成的不同侧链长度的聚羧酸减水剂对水泥净浆的初始流动度及经时损失的影响。 1 实验 1.1 原材料
丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、过硫酸铵（APS）均为市售化学试剂；聚氧乙烯基烯丙酯大单体，自制，其聚合度分别约为9、23、35；水泥，P.O42.5R，重庆腾辉江津水泥厂产。 1.2 聚羧酸减水剂的合成方法 将丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、过硫酸铵、聚氧乙烯基烯丙酯大单体分别用去离子水配成浓度为20%的水溶液。在装有搅拌器、回流冷凝管及温度计的三颈烧瓶中分批滴加单体及引发剂，滴加完毕后在75℃下保温反应一定时间。反应结束后，用浓度为20%的NaOH水溶液调节PH值至7～8，得到浓度约为20%的黄色或红棕色聚羧酸减水剂。 1.3 正交试验设计 采用正交试验方法，通过改变丙烯酸（AA）、甲基丙烯磺酸钠（MAS）、聚氧乙烯基烯丙酯大单体（PA）、过硫酸铵（APS）4个因素的用量，考察四因素在三水平下合成的聚羧酸减水剂对水泥净浆初始流动度及流 动度经时损失的影响，从而确定聚羧酸减水剂的最佳合成配方。正交试验因素及水平见表1，表中引发剂APS用量为MAS、AA、PA等3种单体
广东复特聚羧酸减水剂作用机理简述 关键词：聚羧酸减水剂 编制：广东复特新型材料科技有限公司 广东新业混凝土有限公司 聚羧酸减水剂是20世纪80年代中期开发出的一种新型高效混凝土减水剂，最先是在日本研制成功的。聚羧酸减水剂可明显提高混凝土的流动性和耐久性强度，因此近年来已成为世界许多国家混凝土工程界与材料界关注的热点。聚羧酸减水剂也是目前世界上公认的研究与应用前景最好和综合性能最优的减水剂。其作用机理简述如下： 1. 分散作用：水泥加水拌合以后，由于水泥颗粒分子引力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，使10-30%的拌合水被包裹在水泥颗粒中，不能参与自由流动和润滑作用，从而影响了混凝土拌合物的流动性。当加入聚羧酸减水剂以后，由于聚羧酸减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒的表面，使水泥颗粒表面带上同一种电荷（一般为负电荷），形成静电排斥作用，使水泥颗粒相互分散，破坏絮凝结构，释放出被包裹的水，参与流动，从而有效地增加了混凝土拌合物的流动性。 2. 润滑作用：聚羧酸减水剂中的亲水基极性非常强，因此水泥颗粒表面的聚羧酸减水剂吸附膜能与水分子形成一层稳定的溶剂化水膜，这层水膜具有很好的润滑作用，能有效降低水泥颗粒间的滑动阻力，从而进一步提高混凝土的流动性。 3. 空间位阻作用：聚羧酸减水剂结构中具有亲水性支链，其伸展于水溶液中，可在所吸附的水泥颗粒表面形成有一定厚度的亲水性立体吸附层。当水泥颗粒相互靠近时，吸附层开始重叠，即在水泥颗粒间产生空间位阻作用，重叠越多，空间位阻斥力越大，对水泥颗粒间凝聚作用的阻碍也越大，使得混凝土的坍落度保持良好。 4. 接枝共聚支链的缓释作用：聚羧酸减水剂在制备的过程中，会在减水剂分子上接枝一些支链，这些支链不仅可以提供空间位阻效应，而且在水泥水化的高碱度环境中，这些支链还可以逐渐被切断，从而释放出具有分散作用的多羧酸，这样就可以提高水泥颗粒的分散效果，并控制坍落度损失。