高效减水剂及其在水泥中的应用(2)

水剂是混凝土最常用的外加剂之一,其主要类型有:木质素磺酸盐类、三聚氰胺类、萘磺酸甲醛缩合物类、聚羧酸盐类和聚苯乙烯类。对各种不同种类减水剂的表面张力、活性物含量、吸附量和ζ电位等物化特性进行了测定,比较及分析了各种物化特性的作用机理。

我国从50 年代初开始使用混凝土减水剂,主要类型是纸浆废液(木质素磺

酸钙) 塑化剂. 到60年代,我国减水剂的研究和应用几乎处于停滞状态. 到70 年代[6 ] ,中国建筑材料科学研究院、清华大学等单位开始研制萘系和三聚氰胺系高效减水剂. 在80 年代,典型的三类高效减水剂,即萘系、多环芳烃和三聚氰胺减水剂都相继研制成功并投入使用. 现在国内越来越多的大学和科研机构已开始把目光转向了新型的聚羧酸盐系高效减水剂. 上海建筑科学研究院在国内率先研究成功的L EX29 型聚羧酸盐高效减水剂,其性能达到国际同类著名产品的水平,并投入了大规模生产,在上海磁悬浮交通轨道梁、东海大桥等重大工程中已得到应用.

3、高效减水剂的种类和特点

高效减水剂的分类方式很多[3 ] ,如按功能分可以分为引气型、早强型、缓凝型、保塑型减水剂等;按生产原料不同分则可分为萘系减水剂、蒽系减水剂、甲基萘系减水剂、古马隆系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、磺化煤焦油减水剂、脂肪族系减水剂、丙烯酸接枝共聚物减水剂等.

3. 1 萘系减水剂

萘系减水剂、蒽系减水剂、甲基萘系减水剂、古马隆系减水剂、煤焦油混合物系减水剂,因其生产原料均来自煤焦油中的不同成分,因此通称为煤焦油系减水剂. 此类高效减水剂皆为含单环、多环或杂环芳烃并带有极性磺酸基团的聚合物电解质,相对分子质量在1 500～10 000 的范围内,减水性能依次从萘系、古马隆系、甲基萘系到煤焦油混合物系降低. 由于萘系减水剂(β2萘磺酸甲醛缩合物) 生产工艺成熟、原料供应稳定且产量大、应用广,因而通常煤焦油系减水剂主要是指萘系减水剂. 萘系减水剂又可分为高浓型和普通型两类[7 ] ,对于含碱量相对较高的水泥,普通型萘系高效减水剂的使用效果优于高浓型萘系高效减水剂. 最近的研究表明,聚合度在15 以上的萘磺酸甲醛缩合物由于具有更为优良的分散、悬浮特性,国外已用来配制超高强度和高流动度混凝土.

3. 2 氨基磺酸盐系减水剂

氨基磺酸盐系减水剂一般是在一定温度条件下,以对氨基苯磺酸、苯酚、甲醛为主要原料缩合而成,也可以联苯酚及尿素为原料加成缩合,结构式为 它是一种非引气可溶性树脂减水剂,生产工艺较萘系减水剂简单. 掺氨基磺酸盐系[8 ]高效减水剂的混凝土,其减水率高,坍落度损失较小,抗渗性、耐久性好. 氨基磺酸盐系减水剂对水泥较敏感,过量时容易引发泌水,使混凝土粘罐.

3. 3 三聚氰胺系高效减水剂

三聚氰胺系高效减水剂(俗称蜜胺减水剂) ,化学名称为磺化三聚氰胺甲醛树脂,结构式为

该类减水剂实际上是一种阴离子型高分子表面活性剂,具有无毒、高效的特点,特别适合高强、

超高强混凝土及以蒸养工艺成型的预制混凝土构件. Collepardi[9 ]在其研究中指出,磺化三聚氰胺甲醛树脂减水剂对混凝土性能的影响与其相对分子质量及磺化程度有密切关系,而分子中的—SO3Me基团是其具有表面活性及许多其它重要性能的最主要原因,因此提高树脂磺化度可显著增强其表面活性. 徐正林[10 ]以三聚氰胺系高效减水剂的传统合成工艺(羟甲基化反应→磺化反应→低pH 值缩合反应→高pH 值缩合反应) 为基础,提高甲醛、磺化剂与三聚氰胺的比例(即提高单体的羟甲基化和磺化程度) ,并进而克服磺化基团的空间位阻使单体缩聚,研制出了高磺化度三聚氰胺甲醛树脂高效减水剂. 与普通三聚氰胺系减水剂相