脂肪族减水剂的制备与性能检测

　　近代混凝土减水剂的发展已有60多年的历史。20世纪30年代初，美国、英国、

　　日本等已经在公路、隧道、地下工程中使用木质素磺酸盐类减水剂。到60年代，

　　之一,在混凝土材料中具有很重要的作用。目前,在国减水剂的应用中存在着以

　　势，各类高效减水剂在应用存在不少问题:萘系减水剂除了含碱量高和它的加入致

　　过程需要140℃以上的高温等原因存在能源问题;蜜胺树脂稳定性不佳,改性木

　　易渗色等少部分缺点外,由于其具有原材料来源广、价格低、掺量小、减水率高、

　　分子链上引进亲水的磺酸基团，使得分子形成具有表面活性的一种高分子减水剂。

　　(1)按塑化效果分类：分为普通减水剂(减水率在5％以上)和高效减水剂(减水

　　(2)按引气量分类：分为引气减水剂(含气量3．5—5．5％)和非引气减水剂(含

　　剂。标准型可以使混凝土的初凝及终凝时间缩短不大于1h，延长不超过2h；早强

　　型兼具减水和提高混凝土的早期强度的作用。缓凝型初凝时间延长至少1h，但不

　　其掺量为水泥质量的0．2—0．3％，减水率为5—15％，28d抗住压力的强度提高10—

　　15％，在水泥用量不变，强度相近条件下，可节约水泥5—1帆。适用于日最低气

　　温十5Y以上的各种预制及现浇混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土、大体积混凝

　　(2)聚烷基芳族磺酸盐类：为阴离子高效减水剂。国现生产的有MF(β—．荼磺

　　酸甲醛缩合物的钠盐)、MF(甲基荼磺酸甲醛缩合物钠盐)及FDN、JN、UNF、SN

　　一2等均属此类。常用量为水泥质量的0．5—1％，减水率为10—25％；28d抗压

　　(3)三聚氰胺甲树脂磺酸盐类：属阴离子型，系早强、非引气型的高效减水剂。

　　如国产SM减水剂，磺化三聚氰胺树脂(SM)。掺量为水泥质量的0．5—1．0％，

　　减水率为10—27％，28d抗住压力的强度提高30—50％。适用于蒸养混凝土、高强混凝

　　由于水泥颗粒粒径绝大部分在7μm-80μm围，属于微细粒粉体颗粒畴。对于

　　微细的水泥颗粒具有较大的比表面能(固液界面能)，为降低固液界面总能量，微

　　保持稳定性。同时.在水泥水化初期，C3A颗粒表面带正电，而C3S和C2S颗粒表

　　面带负电，正负电荷的静电引力作用也促使水泥颗粒凝聚形成絮团结构(如图1所

　　由于水泥颗粒的絮凝结构会使10%-30%的自由水包裹其中，从而严重降低了

　　其相对分子量在1500一100000围。这些聚合物电解质的碳氢链上都带有许多极性

　　基官能团，极性基团的种类通常有一SO3、一COO-及一OH等。这些极性基团与

　　水泥颗粒或水化水泥颗粒的极性表面具有较强的亲合力。带电荷的减水剂(具有一

　　SO3、一COO一等极性基的阴离子表面活性物质)通过德华力或静电引力或化学键

　　的自由水，从而有效地增大拌合物的流动性。带磺酸根(一SO3)的离子型聚合物电

　　解质减水剂.静电斥力作用较强;带羧酸根离子(一COO-)的聚合物电解质减水剂，

　　静电斥力作用次之;带羟基(一OH)和醚基(一O一)的非离子型表面活性减水剂，静

　　电斥力作用最小。以静电斥力作用为主的减水剂(如萘磺酸盐甲醛缩合物、三聚氰

　　的浓度，以及聚合物的分子结构和摩尔质量.线型离子聚合物减水剂(如萘磺酸盐甲

　　醛缩合物、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物)吸附在水泥颗粒表面，能明显降低水泥颗

　　粒的ξ负电位(绝对值增大)，因而其以静电斥力为主分散水泥颗粒，其空间位阻斥

　　力较小。具有枝链的共聚物高效减水剂(如交叉链聚丙烯酸、羧基丙烯酸与丙烯酸

　　酯共聚物、含接枝聚环氧乙烷的聚丙烯酸共聚物等等)吸附在水泥颗粒表面，虽然

　　其使水泥颗粒的ξ负电位降低较小，因而静电斥力较小，但是由于其主链与水泥颗

　　减水剂大分子含有大量极性基团，如木质素磺酸盐含有磺酸基(一SO3),羟基

　　(一0H)、和醚基(一O一)、萘磺酸盐甲醛缩合物和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物含有

　　磺酸基，氨基磺酸盐甲醛缩合物含有磺酸基和胺基(一NH2):聚胺酸盐减水剂含有

　　羟基(一CO一)和醚基。这些极性基因具有较强的亲水作用，特别是羟基、胺基和

　　小气泡。减水剂分子定向排列在气泡的液气界面上，使气泡表明产生一层水化膜，

　　和浮托作用，也有助于新拌混凝土中水泥颗粒、骨料颗粒之间的相对滑动。因此，

　　我国现有14种混凝土外加剂产品有相应的国家标准（GB/T8077-2000）。另

　　性能试验方法》（GBJ80）测定，主要仪器是坍落度桶。坍落度和坍落度示意图

　　加剂的（基准混凝土） 混凝土单方用水量之差与基准混凝土单方用水量的比率为

　　基的 位进行磺甲基化反应引入磺酸基来α控制其分子量和水溶性, 并通过调整醛

　　目前合成脂肪族高效减水剂的原料主要是丙酮、甲醛、Na2SO3 Na2S2O5

　　根据上述12个反应方程式及其理论分析, 可知, 为得到具有一定基团的聚

　　验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式

　　个三因素三水平的实验，按全面实验要求，须进行33=27种组合的实验，且尚未

　　考虑每一组合的重复数。若按L9(3)3正交表安排实验，只需作9次，按L18(3)7正

　　交表进行18次实验，显然大幅度减少了工作量。因而正交实验设计在很多领域的研

　　滴加次序为三个因素。每个因素上又有三个水平，因此按普通的方法需要做33=27

　　种组合的实验，且还没有考虑每一组合的重复数。若按照正交化实验方案安排实验，

　　对应于A有Al、A2、A3三个平面，对应于B、C也各有三个平面，共九个平面。

　　则这九个平面上的试验点都应当一样多，即对每个因子的每个水平都要同等看待。

　　具体来说，每个平面上都有三行、三列，要求在每行、每列上的点一样多。这样，

　　做出如图2所示的设计，试验点用⊙表示。我们正真看到，在9个平面中每个平面上都

　　恰好有三个点而每个平面的每行每列都有一个点，而且只有一个点，总共九个点。

　　（1）80.6g亚硫酸钠+130g水不能完全溶解。移至三口瓶中，向三口瓶中滴

　　（2）向三口瓶中滴加85.1g甲醛，滴加时间约一小时。溶液变黄，至黑色。

　　（1）30.8g甲醛+32.3焦亚硫酸钠+29g丙酮混合。不完全溶解。A液

　　性能主要是考虑减水性能和和易性，因此，性能检验测试部分只检测了净浆流动度.坍

　　落度.减水率.泌水率比等4项指标。由于实验条件限制，只能粗略的检测，并且不

　　能按照性能测试的指标做试验，只做一组实验考查，因此本实验误差可能较大。

　　符合GB/T 14684中Ⅱ区要求的中砂，但细度模数为2.6~2.9，含泥量小于1%。

　　符合GB/T 14685要求的公称粒径为5mm~20mm的碎石或卵石，采用二级配，

　　质含量小于10%，空隙率小于47%，含泥量小于0.5%。如有争议，以碎石结果为

　　基准混凝土配合比按JGJ 55进行设计。掺非引气型外加剂的受检混凝土和其

　　43%~47%；掺其他外加剂的基准混凝土和受检混凝土的砂率为36%~40%；但掺

　　剂或泵送剂的基准混凝土和受检混凝土的坍落度控制在（210±10）mm，用水量

　　为坍落度在（210±10）mm时的最小用水量；掺其他外加剂的基准混凝土和受检

　　e）石子：符合GB/T14685要求的公称粒径为5mm-20mm的碎石或卵石，采

　　用二级配，其中5mm-10mm占40％10mm-20mm占60％，满足连续级配要求，针

　　片状物质含量少于10％，孔隙率小于47％，含泥量少于0.5％，如有异议，以碎石