早強型聚羧酸減水劑的分子設(shè)計與性能研究

1、全國中文核心期刊新鬼建蟓粉押中國科技核心期刊早強型聚羧酸城水劑硇分子設(shè)計與性雒研究張力冉，王棟民，劉治華，石晶，郝兵，昂源，張偉利【中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京摘要：基于聚羧酸減水劑的分子可設(shè)計性，引入一些特殊基團，優(yōu)化梳形共聚物分子結(jié)構(gòu)以開發(fā)早強型聚羧酸減水劑。在固定甲基丙烯酸酸鈉（）與丙烯酸（）摩爾比的條件下，研究丙烯酰胺（）、丙烯酰胺一一甲基丙磺酸（）以及馬來酸酐與三乙醇胺酯化物（）在不同替代率下對早期強度的影響，并進行了相關(guān)性能測試，得出替代率為時具有較好的早強效果。關(guān)鍵詞：早強型聚羧酸減水劑；合成：早期強度；替代率中圖分類號：文獻標(biāo)識碼：文章編號：（），（），：，：；近年來，隨著我國城

2、市化進程快速推進，拉動了混凝土的在混凝土中的應(yīng)用闥。因此，研制早強型聚羧酸減水劑成為必廣泛需求。而不同的施工條件往往對混凝土的一些性能提出然。聚合反應(yīng)工藝條件的選擇與確定是制備早強型聚羧酸梳不同的要求，從而促進了混凝土化學(xué)外加劑的應(yīng)用。由于工程型共聚物最關(guān)鍵的步驟，它直接決定反應(yīng)產(chǎn)物的電荷密度、分需要提高混凝土的早期強度、加快工程進度時，不得不采用降子排列方式等重要參數(shù)。而這些結(jié)構(gòu)特征又進一步?jīng)Q定了所低水膠比、提高水泥標(biāo)號及水泥用量的方法，盡量提高混凝土制得的聚合物吸附分散能力，以及促進水化能力的強弱。本文的早期強度，然而這將影響到混凝土的體積穩(wěn)定性，并增大其通過測試摻早強型聚羧酸減水劑水泥試

3、塊和混凝土的強度，開裂的危險性。無機鹽類早強劑的使用可以提高混凝土早評價聚合反應(yīng)工藝對所制備的早強型聚羧酸減水劑性能的影期強度左右，但常用的早強劑含有一，易引起鋼筋脫鈍響。銹蝕，而被限制應(yīng)用。醇胺類早強劑由于高昂的價格影響了其試驗基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（）合成原料和主要儀器收稿日期；修訂日期：本課題所選用的不同結(jié)構(gòu)的聚羧酸梳型共聚物由實驗室作者簡介：張力冉，女，年生，山西朔州人，碩士研究生。地址：北自制，主要合成用原材料見表。京海淀區(qū)學(xué)院路丁號中國礦業(yè)大學(xué)（北京）學(xué)樓室，：合成用主要儀器：四口燒瓶、冷凝管、恒溫水浴鍋、溫度。計、聚四氟乙烯攪拌漿、控溫儀、蠕動泵。（品業(yè)工司公限有主化克奧

4、寧遼張力冉，等：早強型聚羧酸減水劑的分子設(shè)計與性能研究表合成原材料、原材料名稱在配有水浴鍋、溫度計、攪拌器、蠕動泵的四燒瓶中，加級別呈惹璧惹羹氧乙烯、）聚氧丙烯醚丙烯酸（）馬來酸酐（）丙烯酰胺（）分蒙量“鏟，：一”，入一定量的大單體（胚或）和去離子水，攪拌、加熱至一定溫度，待溫度穩(wěn)定后，分別加入一定濃度的單體溶液和引發(fā)劑溶液，反應(yīng)結(jié)束冷卻后，用的溶液中北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司化學(xué)純分析純分析純分析純分析純和至值，然后將所得的黏稠液體稀釋至。其中標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸減水劑為（）與合成；早強型聚羧酸減水劑為既（）與、合成。聚合反應(yīng)的正交試驗設(shè)計聚羧酸

5、減水劑為高分子表面活性劑，目前其一般的合成甲基丙烯磺酸鈉（）三乙醇胺（）一需簇簍段篙基北京化學(xué)試劑公司分析純巰基乙酸雙氧水（）氫氧化鈉濃硫酸對苯二酚和氏璧化工材料有限公司化學(xué)純北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司北京化學(xué)試劑公司分析純分析純分析鍪缸分析純方法是通過在水相反應(yīng)體系中滴加反應(yīng)單體溶液和引發(fā)劑溶液，在一定溫度下進行共聚合反應(yīng)一定時間而成，正交試驗設(shè)計見表。表（）正交試驗設(shè)計試驗材料水泥試驗用水泥為冀東水泥，其主要化學(xué)成分見表，物理力學(xué)性能見表。表水泥的主要化學(xué)成分水泥試塊抗壓強度采用燒失量的模具制做水泥試塊，彤圮，減水劑摻量為（折固摻量），養(yǎng)護條件為溫度（±）、

6、濕度。表水泥的物理力學(xué)性能警攀等等：合格定一性安抗壓強度抗折強度水化熱測試參照水泥水化熱試驗方去：測試摻加早強型聚羧酸減水劑水泥漿的水化放熱值。骨料試驗用級中砂，細度模數(shù)；碎石，。骨料的性能見表。表砂石的性能混凝土力學(xué)性能試驗參照普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定測試混凝土的抗壓強度。結(jié)果與討論正交試驗結(jié)果與分析（見表）。由表可見，水泥試塊抗壓強度的最優(yōu)方案為，即（）鞏（）：，巰基乙酸用量，早強型和標(biāo)準(zhǔn)型聚羧酸減水劑的聚合工藝用量：抗壓強度最優(yōu)方案為，即（）：（）：，巰基乙酸用量，用量。前軀體馬來酸酐與三乙醇胺酯化物（）的酯化工藝由極差分析可知：（）對抗壓強度的影響因素從大在配有水浴鍋、

7、溫度計、攪拌器和回流冷凝管的四口反應(yīng)燒瓶中加入催化劑和阻聚劑，恒溫油浴加熱至，然后分別加入三乙醇胺、馬來酸酐，反應(yīng)后，冷卻至室溫，即得。聚合工藝到小依次為：（）：（）巰基乙酸用量：用量；對抗壓強度的影響因素從大到小依次為：（）：（）：用量巰基乙酸用量。所以，（）：（）是影響、強度的主要因素，（從）：（）：時，強度最高，但抗壓強度較小，由于要求可拆模即可，所以強張力冉，等：早強型聚羧酸減水劑的分子設(shè)計與性能研究表正交試驗結(jié)果及直觀分析的肋蠱專毯黑齟蠕時間圖替代率對水泥試塊早期強度的影響如度更為重要。從極差看，：用量為較次要的影響因素，綜合考慮認為最優(yōu)方案為：，（）：（），巰基乙酸用量，：用量，并

8、將按該配比合成的聚羧酸減水劑記為。圖時間替代率對水泥試塊早期強度的影響性，保持其伸展構(gòu)象。而且水泥不同礦物組份帶電性能不同，兩性共聚物可以在帶正電或負電的礦物表面吸附，從而提高其分散性能和飽和摻量圜。可以盡可能地降低水灰比，提高水泥基材料的強度。從實驗數(shù)據(jù)分析得知，丙烯酰胺過量會削弱早強效果，其存在最優(yōu)摻量范圍。將該組最優(yōu)項（替代率為）記為。不同單體替代丙烯酸對水泥試塊早期強度的影響由于減水劑分子結(jié)構(gòu)中的氨基對水泥水化有促進作用，并對保持水泥漿體流動性有良好的作用，所以本研究以、峪、替代部分，研究其對早強效果的影響，其中空白樣為不摻加任何減水劑的試樣。試驗結(jié)果見圖一圖。一從圖可以看出，后替代率

9、為時水泥試塊的抗壓強度高于，且的抗壓強度也較高。分子含有丙烯酰胺基、磺酸基，可以與水泥漿體中的氫氧化鈣反從圖可以看出，以替代部分，水泥試塊的抗壓強度都有所卞降，但當(dāng)其替代量為時，抗壓強度為最大值，且的抗壓強度也為各組試樣中最高，這是由于酰胺基為兩性基團，其可降低對無機鹽離子的敏感空白如；加應(yīng)，加速的水化，提高早期水泥塊中針狀鈣礬石的數(shù)量，從而提高早期強度。將該組最優(yōu)項（替代率為）記為。從圖可以看出，在，替代率為時的水泥試塊的抗壓強度優(yōu)于，且的抗壓強度為最優(yōu)；替代率為時，雖抗壓強度為最大值，但之后的抗壓強度顯著下降。單體的摻加可以引入，可以與水泥漿體中的金屬離子絡(luò)合，從而促進§的水化反

10、應(yīng)進程，并且可以促進提高液相中氫氧化鈣的介穩(wěn)過飽和度，抑制水化初期形成松散結(jié)構(gòu)的趨勢，使得鈣礬石結(jié)構(gòu)更加致密，從而提高早期強度，但過量的引入會對早期強度產(chǎn)生不利影響。綜合考慮認為替代率為最優(yōu)項，并記為。時間各單體最優(yōu)替代率對比各單體采用最優(yōu)替代率時所合成減水劑對水泥試塊抗壓圖替代率對水泥試塊早期強度的影響張力冉，等：早強型聚羧酸減水劑的分子設(shè)計與性能研究強度的影響見圖。用，保持水泥漿體良好的分散性。水化熱測試摻入不同減水劑前后水泥的水化熱測試結(jié)果見圖、圖。墨簧出蝠饕籃時間蓄鎏圖各單體最優(yōu)替代率對比由圖可以看出，在，摻、和的早期強度增加幅度較大，到時都達到較高值；而摻；：一時間早強和標(biāo)準(zhǔn)時，抗壓

11、強度較低。時抗壓強度大小順序為：早強標(biāo)準(zhǔn)空白樣，其中自制的、約為的，為標(biāo)準(zhǔn)的，為早強的，抗壓強度均較高。圖溫度一時問關(guān)系摻早強減水劑的水泥凈漿經(jīng)時流動度摻不同減水劑的水泥凈漿經(jīng)時流動度測試結(jié)果見表。表摻不同減水劑的水泥凈漿經(jīng)時流動度時間圖累計放熱量一時問關(guān)系從圖可以看出，摻入減水劑時水泥水化加速期都比空白樣推遲，同時最大溫峰升高，這主要由所加早強單體和減水劑分散作用引起，增加水泥顆粒與水的接觸面積，從而增大水化速率。摻和早強水泥漿體的溫峰值最大，說注：早強減水劑（粉劑）購臼巴斯夫建筑聚合物有限公司。明對促進水泥水化、提高早強作用明顯。從圖可以看出，和早強的累積放熱量較大，從整體趨勢可以看出，摻

12、入減水劑的放熱量增大，說明水化度增大，從而提高早期強度；另外，強度的提高與減由表可見，減水劑摻量為時，摻、早強和標(biāo)準(zhǔn)的水泥凈漿初始流動度都較大，說明以上減水劑可以打破水泥漿體中的多級絮凝結(jié)構(gòu)網(wǎng)，使其具有較好的初始分散效果，、的初始流動度略小于標(biāo)準(zhǔn)，這水劑的分散效果也有關(guān)，減水劑的分散作用降低了大孔的含量。本實驗選擇的單體都含有胺基，同時都能提高強度，說明含胺基的物質(zhì)能夠提高強度同時強度提高的幅度不同，說明含胺基物質(zhì)的增強作用與胺基所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān)。是由于部分單體替代了丙烯酸，使弋一數(shù)目減少，吸附量下降；但、具有較長的側(cè)鏈，有強的空間位阻作用，所以初始分散效果較好。但的初始分散效果較差，其原因

13、可能是由于合成工藝不同，引起的鏈段分布、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的不同造成。摻、和的水泥凈漿均比摻標(biāo)準(zhǔn)和早強的流動保持性差，這是由于長側(cè)鏈共聚物對顆粒的減水劑對混凝土抗壓強度的影響試驗設(shè)計混凝土（）配合比為：（水泥）：（水）（石）：（）：，混凝土性能測試結(jié)果見表。由表可以看出，摻加、的混凝土減水率比摻早強和常用標(biāo)準(zhǔn)的低，但其混凝土早期強度發(fā)展速度很快，其中摻與空白樣的、分散性能不夠穩(wěn)定，其對初始流動性能有利，而對流動保持性不利。只有摻的流動保持能力較好，是由于接枝在主鏈上的分子中的酰胺基在水泥的堿性條件下水解產(chǎn)和抗生弋（），一，其會再次發(fā)揮的靜電斥力作壓強度比分別為、，和，摻早強新型建筑材料張力冉，等：早強

14、型聚羧酸減水劑的分子設(shè)計與性能研究。；¨”黜粼獬蝌捌撕積蛾蝴黼嘲幽黼脯栩表混凝土性能測試結(jié)果基所處的化學(xué)環(huán)境有關(guān)。（）水化熱測試結(jié)果表明，摻入、和早強時，水泥水化加速期都比空白樣推遲，摻和早強的溫峰值最大，且二者的累積放熱量較大，說明其促進水泥水化、早強作用明顯。（）摻入、的混凝土早期強度均有所提高，其中摻的混凝土與空白樣的、和抗壓強度比分別為、抗壓強度略高于摻早強的，但抗壓強度則比摻早強的略低；摻入、后不僅具有較好的流動性，而且具有較好的早強效果。、。由此可知，摻早強的抗壓強度略遜于摻的，而抗壓強度則較高；摻加、的、和抗壓強度都比摻加的低。結(jié)參考文獻：】毛永琳，劉加平，繆昌文，等超

15、早強型聚羧酸系高性能減水劑的合凈漿流動度測試結(jié)果可知，不僅具有較好的初始流動度和良好的保持分散能力，而且具有較好的早強效果。研究及應(yīng)用聚羧酸系高性能減水劑研究與工程應(yīng)用第三屆全國混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)專業(yè)委員會年會論文集北京：中國建筑學(xué)會，：，【】葛兆明混凝土外加劑【】北京：化學(xué)工業(yè)出版社，結(jié)語（）在正交試驗設(shè)計所得早期強度較高配比的基礎(chǔ)上，引【】冉千平，劉加平，繆昌文，等兩性羧酸類接枝共聚物混凝土超塑化劑的制備與性能評價叨新型建筑材料，（）：【張力冉，郝兵，支治華，等粉煤灰，硅灰對新拌復(fù)合漿體多級絮凝結(jié)構(gòu)的影響明商品混凝土，（）：】陳建奎混凝土外加劑原理及應(yīng)用】北京：中國計劃出版社，入不同的單

16、體、部分替代。經(jīng)試驗得出，、替代率分別為、時合成的早強型聚羧酸減水劑對純水泥漿體增強效果明顯，且在內(nèi)抗壓強度高于摻早強的試樣。本實驗選擇的單體均含有胺基，合成的減水劑都有增強效果，但強度提高的幅度不同，說明含胺基的物質(zhì)能夠提高強度，其增強作用與胺阿克蘇諾貝爾粉末涂料贏得可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)先優(yōu)勢十。十。十。一。一一。一一。一“一。一。一一一一十一一一一一一一一一十，近日，阿克蘇諾貝爾粉末涂料成為首家獲得可持續(xù)材料評價技術(shù)（）白金證書認證的涂料生產(chǎn)商。阿克蘇諾貝爾指出，這一殊榮不單是對公司產(chǎn)品的認可，更是涂料市場不斷發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。于年由（市場可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型）機構(gòu)推出，是一項評估產(chǎn)品的可持續(xù)性表現(xiàn)的第三方

17、終極標(biāo)準(zhǔn)。它涵蓋了個領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)，例如環(huán)境管理體系和森林管理委員會（）認證。針對某個產(chǎn)品在整個生命周期和供應(yīng)鏈中的可持續(xù)性表現(xiàn)進行全面評估，從原材料提取、生產(chǎn)到產(chǎn)品處置和循環(huán)利用。認證的評估結(jié)果顯示，阿克蘇諾貝爾粉末涂料實現(xiàn)了每生產(chǎn)產(chǎn)品平均節(jié)能和減少的二氧化碳排放量。此外，阿克蘇諾貝爾的各地工廠嚴格遵守關(guān)于化學(xué)品注冊、評估、許可和限制法規(guī)（法規(guī)），且擁有強大的環(huán)境管理體系、社會政策和供應(yīng)商政策。阿克蘇諾貝爾粉末涂料不含的環(huán)保解決方案可以幫助客戶獲得極好的健康、安全和環(huán)境（）收益，以及可持續(xù)發(fā)展優(yōu)勢，而且還能幫助客戶不斷提高盈利能力、降低成本。在應(yīng)用方面，阿克蘇諾貝爾不含環(huán)保系列粉末涂料具有與含產(chǎn)品相同的性能。不含環(huán)保系列涂料解決方案已經(jīng)在中國許多著名的建筑中應(yīng)用，包括廣州珠江城、無錫時代廣場、香港地鐵、大連深藍中心、綠城藍色錢江和嘉