緩釋型聚羧酸減水劑的研究與應用
摘要：通過分子設計和組裝技術，研究開發(fā)了緩釋型聚羧酸減水劑Pc-L100H；用不同的水泥對其進行凈漿和混凝土試驗，結果表明PC—L100H具有在工作環(huán)境中緩慢釋放的特性以及優(yōu)異的保坍性能。
關鍵詞：分子設計和組裝緩釋聚羧酸減水劑
1． 引言
自從聚羧酸減水劑在國內(nèi)開始應用以來，其發(fā)展十分迅速。特別是聚羧酸高效減水劑被指定為鐵路工程專用的混凝土外加劑，更是極大的促進了聚羧酸高效減水劑的推廣與應用。與傳統(tǒng)的減水劑相比，聚羧酸減水劑具有很多優(yōu)點，如減水率高，適應性較好等。在實際工程應用過程，目前已有的聚羧酸減水劑表現(xiàn)出一些問題，主要是隨著混凝土原材料品質的波動，混凝土的工作性能會表現(xiàn)出明顯的起伏，其中在坍落度損失方面表現(xiàn)得尤為明顯。目前解決這類問題的方法主要是通過調整配合比，采用增加聚羧酸減水劑的用量或者使用緩凝劑緩凝，但是這些措施或是操作上很繁瑣，或是成本增加，或是容易導致事故。開發(fā)一種真正具有良好適應性，其混凝土工作性能對混凝土原材料品質波動不敏感的聚羧酸減水劑顯得非常迫切而又重要。
通過分子設計和組裝技術，我們制備了一種具有緩釋功能的新型聚羧酸減水劑。其對混凝土原材料品質的波動具有非常優(yōu)異的適應性，可以很好的解決上述問題，這對聚羧酸減水劑的進一步推廣應用是非常有利的。
2、實驗部分
2．1實驗材料
甲氧基聚乙二醇(MPEGIO00)(進口)．，對苯二酚(市售化學純)．，甲基丙烯酸(市售化學純)，過硫酸銨(市售化學純)，帶水劑，濃硫酸(市售化學純)，分子量調節(jié)劑，組裝劑(自制)，基準水泥(拉法基)，冀東水泥P．042．5，山東水泥P．042．5，琉璃河水泥P．o42．5，太行水泥P．o42．5，大連水泥P．o42．5，北京水泥P．o42．5， 中砂(M=2．4)，碎石(5一20mm)
2．2實驗儀器
水浴槽，三口燒瓶，回流冷凝器，滴液漏斗，水銀溫度計，燒杯，機械攪拌器，鐵架臺，電子天平。
2．3實驗方法
2．3．1合成方法
將MPEG1O00，甲基丙烯酸，對苯二酚，濃硫酸以及帶水劑按照一定的比例依次加入到帶有機械攪拌，回流冷凝器和水銀溫度計的三口燒瓶中，攪拌下加熱回流，待分出的水達到理論量后，減壓將帶水劑和多余的甲基丙烯酸蒸出，所得到的剩余物即為MPEG1000甲基丙烯酸酯(大單體)。
將適量的大單體，甲級丙烯酸，分子量調節(jié)劑以及水配成混合溶液，將過硫酸銨配成適當濃度的水溶液。將適量的水加入到三口燒瓶中，加熱到80℃，攪拌下同時滴加上述大單體混合溶液和過硫酸銨水溶液，滴加約4小時，滴加完畢，繼續(xù)反應3O分鐘，降溫到60℃，加入適量的自制組裝劑，保持在此溫度下攪拌反應6小時，冷卻，即得到緩釋型聚羧酸減水劑。
2．3．2凈漿試驗方法
根據(jù)GB8077-2000《混凝土外加劑勻質性試驗方法》，在水灰比為0．29時測定水泥凈漿的流動度。
2．3．3混凝土試驗方法
混凝土試驗采用基準混凝土配合比，為水泥：砂子：石子=400：766：1030，調整各個樣品的摻量，測定混凝土初始和1h和2h的坍落度保留值。
3、結果與討論
按照2．3．2的試驗方法，分別用國內(nèi)某廠家普通型聚羧酸減水劑A，日本觸媒高保坍型聚羧酸減水劑H S—l和自制的緩釋型聚羧酸減水劑PC—L1OOH進行凈漿流動度測試試驗，結果如表1。
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表1聚羧酸減水劑凈漿流動度
|
聚羧酸類型 |
水泥品種 |
水泥凈漿流動度（ｍｍ） | ||
|
5min |
1h |
2h | ||
|
A |
基準水泥 |
245 |
233 |
196 |
|
冀東水泥 |
178 |
238 |
225 | |
|
山東水泥 |
165 |
228 |
176 | |
|
北京水泥 |
157 |
206 |
182 | |
|
太行水泥 |
187 |
235 |
212 | |
|
大連水泥 |
245 |
198 |
152 | |
|
琉璃河水泥 |
151 |
176 |
179 | |
|
HS-1 |
基準水泥 |
無流動性 |
220 |
247 |
|
冀東水泥 |
無流動性 |
184 |
257 | |
|
山東水泥 |
無流動性 |
135 |
210 | |
|
北京水泥 |
無流動性 |
145 |
208 | |
|
太行水泥 |
無流動性 |
154 |
210 | |
|
大連水泥 |
無流動性 |
197 |
261 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動性 |
146 |
212 | |
|
PC-L100H |
基準水泥 |
無流動性 |
197 |
214 |
|
冀東水泥 |
無流動性 |
203 |
231 | |
|
山東水泥 |
無流動性 |
195 |
205 | |
|
北京水泥 |
無流動性 |
178 |
192 | |
|
太行水泥 |
無流動性 |
191 |
199 | |
|
大連水泥 |
無流動性 |
225 |
238 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動性 |
172 |
204 | |
注：聚羧酸減水劑的摻量折固為水泥蕈量的0．2％。
從表1可以看出，對于聚羧酸減水劑A來說，其表現(xiàn)出了一定的適應性。對于聚羧酸減水劑HS一1和PC—L100H來說，初始其凈漿無明顯流動性，隨著時間的增加，其流動性也增加，在2小時時其流動性達到最大值。在所采用的7種水泥．，其凈漿流動度的表現(xiàn)趨勢完全一致，說明聚羧酸減水劑HS一1和PC-L100H既具有良好的適應性，又有優(yōu)異的流動度保持能力。
為了進一步證實PC—L10OH既具有良好的適應性， 又有優(yōu)異的流動度保持能力，按照2．3．3的方法設計進行了一系列混凝土坍落度保持能力的試驗．，其結果如表2.
表2不同品種的聚羧酸減水劑混凝土坍落度
|
聚羧酸類型 |
水泥品種 |
混凝土坍落度（ｍｍ） | ||
|
5min |
1h |
2h | ||
|
A |
基準水泥 |
231 |
164 |
--- |
|
冀東水泥 |
184 |
88 |
--- | |
|
琉璃河水泥 |
220 |
176 |
--- | |
|
HS-1 |
基準水泥 |
無流動性 |
230 |
225 |
|
冀東水泥 |
無流動性 |
225 |
215 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動性 |
240 |
230 | |
|
PC-L100H |
基準水泥 |
無流動性 |
240 |
215 |
|
冀東水泥 |
無流動性 |
228 |
203 | |
|
琉璃河水泥 |
無流動性 |
245 |
218 | |
注：聚羧酸減水劑的摻量折固為水泥重量的O．2％，混凝土配合比采用基準混疑土配合比?！硎緮?shù)據(jù)未測。
從表2的數(shù)據(jù)中可以看出，PC-L1OOH的混凝土行為和凈漿類似，即在初始時，混凝土沒有明顯的流動度，隨著時間的增加，坍落度也增加，并且可以保持2小時幾乎不損失，這說明PC-L100H聚羧酸減水劑既具有良好的適應性，又有優(yōu)異的坍落度保持能力。
在保持混凝土配合比不變的情況下，采用不同品質的原材料做混凝土試驗，所得到的規(guī)律和上述完全一致，這說明PC-L1OOH聚羧酸減水劑對混凝土原材料品質的波動具有相當?shù)倪m應性。
4、結論
(1)、利用分子設計和分子組裝制備了緩釋型聚羧酸減水劑PC-L100H,
(2)、PC-L100H聚羧酸減水劑既具有良好的適應性，又有優(yōu)異的坍落度保持能力。
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