新型木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑的制備與性能研究

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1、新型木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑的制備與性能研究摘要：木質(zhì)素磺酸鹽是亞硫酸鹽制漿工藝的副產(chǎn)物,它也是一種常見的減水劑,通過對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性,可以提高減水率。采用水溶液聚合法,將自制的酯化大單體聚乙二醇單甲醚甲基丙烯酸酯(MPA)與丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸鈉(MAS)和木質(zhì)素（LS）共聚合成新型木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑,探討了AA與MPA的質(zhì)量比、MAS與MPA的質(zhì)量比、引發(fā)劑用量(相對(duì)于所有單體質(zhì)量和的百分比)、聚合溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)所合成新型木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑性能的影響。通過凈漿流動(dòng)度測試，來檢驗(yàn)所合成減水劑的減水性能。結(jié)果表明:采用最佳工藝參數(shù)制備的新型木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑在摻量僅為0.20%

2、(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)具有良好的分散性和保塑性.分析表明,改性后木質(zhì)素磺鹽分子結(jié)構(gòu)中空間位阻小的基團(tuán)含量減少,空間位阻大的基團(tuán)含量增加,有效減少了水泥顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生,減水率提高。關(guān)鍵詞：木質(zhì)素磺酸鹽；減水劑；改性；凈漿流動(dòng)度1緒論1.1減水劑概述減水劑(又名塑化劑)是一種重要的混凝土外加劑，是新型建筑材料支柱產(chǎn)業(yè)的重要產(chǎn)品之一。自20世紀(jì)80年代起，國外就開始著手研發(fā)聚羧酸系減水劑。它以石油化工產(chǎn)品為原料，因具有極高的減水率、極好的坍落度保持性和優(yōu)異的增強(qiáng)效應(yīng)，逐漸受到混凝土工程界的青睞。1.1.1木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑木質(zhì)素磺酸系減水劑主要是木質(zhì)素磺酸鈣減水劑(以下簡稱木鈣減水劑)，是一種在混

3、凝土中普遍采用的外加劑,其主要成分木質(zhì)素磺酸鈣,系由造紙廠的亞硫酸紙漿廢液,經(jīng)脫糖、聚合、濃縮而得的淡黃色粉末,易溶于水,無毒不燃。試驗(yàn)研究表明,木鈣減水劑有三種使用情況：①21與不摻外加劑的混凝土保持相同的坍落度時(shí),減少用水量從而提高強(qiáng)度;②保持相同的用水量和強(qiáng)度時(shí),改善混凝土的和易性,提高流動(dòng)性;③保持相同的強(qiáng)度時(shí),減少單位水泥用量和用水量。也就是說:在保持坍落度不變的情況下,使混凝土單位用水量減少5%～20%;在保持用水量不變的情況下,可增大坍落度6～8㎝;在保持混凝土強(qiáng)度和坍落度不變的情況下,可節(jié)約水泥用量5%～20%。木鈣減水劑的常規(guī)摻量僅為水泥用量0.20%～0.30%,最佳摻

4、量0.25%。木鈣減水劑具備三種作用,即分散作用、引氣作用和初期的水化抑制作用。它在低摻量(0.25%)時(shí)具有較好的減水作用,但當(dāng)摻量大時(shí)會(huì)產(chǎn)生引氣過多和過于緩凝,特別是在超計(jì)量摻用時(shí)混凝土長期不凝結(jié)硬化,造成工程事故[10]。木質(zhì)素磺酸系減水劑的使用注意事項(xiàng)(1)加強(qiáng)混凝土拌和物用水量的控制。木質(zhì)素磺酸系減水劑改善混凝土性能、節(jié)約水泥用量的主要手段就是減少拌和物用水量,使用時(shí)必須按規(guī)定減水率扣除拌和用水。(2)經(jīng)試驗(yàn)?zāi)举|(zhì)素磺酸系減水劑目前可普遍用于普通和礦渣硅酸鹽水泥的混凝土中,其他品種的水泥及蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土構(gòu)件,應(yīng)通過試驗(yàn)確定。(3)在施工現(xiàn)場,應(yīng)隨時(shí)檢驗(yàn)?zāi)举|(zhì)素磺酸系減水劑溶液的比重

5、,如有沉淀現(xiàn)象,應(yīng)攪拌均勻后方可使用,并且計(jì)量應(yīng)準(zhǔn)確,嚴(yán)格按混凝土配合比要求執(zhí)行。1.1.2聚羧酸系減水劑的特性　聚羧酸系高性能減水劑是一種性能獨(dú)特、無污染的新型高效減水劑，是配制高性能混凝土的理想外加劑。聚羧酸系減水劑的分子通式見下圖1.1。聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)圖1.121與其他高效減水劑相比，聚羧酸系減水劑的分子結(jié)構(gòu)主要有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn):（1）分子結(jié)構(gòu)呈梳形，主鏈上帶有較多的活性基團(tuán)，并且極性較強(qiáng)，這些基團(tuán)有磺酸基團(tuán)(一S03H)、羧酸基團(tuán)(一C00H)、羥基基團(tuán)(一OH)和聚氧烷基烯基團(tuán)(一(CH2CH20)一R)等。各基團(tuán)對(duì)水泥漿體的作用是不相同的，如磺酸基的分散性好;羧酸

6、基除有較好的分散性外，還有緩凝效果;經(jīng)基不僅具有緩凝作用，還能起到浸透潤濕的作用;聚氧烷基類基團(tuán)具有保持流動(dòng)性的作用。(2)側(cè)鏈帶有親水性的活性基團(tuán)，并且鏈較長，其吸附形態(tài)主要為梳形柔性吸附，可形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有較高的立體位阻效應(yīng)，再加上狡基產(chǎn)生的靜電排斥作用，可表現(xiàn)出較大的立體斥力效應(yīng)。(3)分子結(jié)構(gòu)自由度相當(dāng)大，外加劑合成時(shí)可控制的參數(shù)多、高性能化的潛力大。通過控制主鏈的聚合度、側(cè)鏈(長度、類型)、官能團(tuán)(種類、數(shù)量及位置)、分子量大小及分布等參數(shù)可對(duì)其進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研制生產(chǎn)出能更好地解決混凝土減水增強(qiáng)、引氣、緩凝、保水等問題的外加劑產(chǎn)品。由于上述獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，聚竣酸系減水劑表現(xiàn)出一

7、系列非常優(yōu)異的性能，特別是摻量低、分散性高，其減水率高達(dá)30%以上，采用很小的摻量(0.2%一0.5%)21就可以賦予混凝土較高的流動(dòng)性。總體來說，聚狡酸系減水劑與其他種類的高效減水劑相比，在性能和生產(chǎn)方面具有以下優(yōu)點(diǎn):1)摻量小減水效果好?！?)坍落度保持性好。摻加一般的聚竣酸系減水劑，混凝土坍落度可保持2h甚至更長時(shí)間基本不損失。3)對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間影響較小以萘系、密胺系減水劑為主復(fù)配而成的泵送劑一般復(fù)合有緩凝劑，而采