复合蜜胺脂减水剂在水泥中适应性的研究

[摘 要] 文章阐述减水剂在混凝土的使用现状，介绍复合蜜胺脂减水剂在水泥中各种适应性的实验研究。

[关键词] 减水剂；复合蜜胺脂；适应性

[作者简介] 蔡强庆，广西北流市海螺水泥有限责任公司助理工程师，广西 北流，537400

[中图分类号] TU528 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2013）06-0022-0003

一、本实验的目的与意义

（一）外加剂对混凝土的改善作用

1. 能改善施工条件，减轻体力劳动，并有利于机械化施工，对保证及提高工程质量有积极的作用，能使现场条件下完成过去难以完成的高质量要求的工程，例如可掺加高效能减水剂配制C80～C100号的超高强混凝土，掺加减水剂可配制泵送混凝土等。

2. 能减少养护时间，或预制厂缩短蒸养时间，可以提早拆模加速模板周转，还可以提早以预应力钢筋混凝土钢筋放张、剪筋。总之，可以加快施工进度。

3. 能提高或改善混凝土质量。提高混凝土的早期强度。

4. 在采取一定措施的条件下，可适量地节约水泥且不影响混凝土的质量。

5. 可以节约能源。节约水泥就是节约了能源。而增加和易性使捣固、抹平工序易于进行，自然就使能源消耗减少，减少养护和蒸养时间也就是节省了能源。因此，外加剂对能源的节约可起到相当大的作用[1]。

（二）蜜胺脂系高效减水剂的使用现状

磺化蜜胺脂甲醛树脂类高效减水剂是世界上普遍应用的另一种高效减水剂，蜜胺脂系减水剂是一种水溶性的聚合物树脂，属阴离子型、早强、非引气型高效减水剂。它能够明显改善混凝土的多种性能，与一般的混凝土减水剂相比，具有显著的减水、增强（特别是早强）效果及明显提高硬化后混凝土的耐久性等特点，无引气性，不会在混凝土内部形成大量的气泡；对水泥品种的适应性强，和其他外加剂的相容性好，可一起使用或复配成多功能复合外加剂；生产设备简单，生产周期短，生产过程无“三废”排放。

（三）本实验的意义

从减水剂分子的结构来看，蜜胺树脂系高效减水剂为线型聚合物分子，并且分子中只有一种极性基团（磺酸基- SO-3 ）；从作用机理的五个方面的作用力来看，该高效减水剂主要以静电斥力为主，其他几种作用力均较小。具有以上分子结构及减水作用机理特点的高效减水剂，其缺陷是与水泥的适应性不太好，混凝土坍落度损失快，掺量也较大[2]。

为了克服萘系及蜜胺树脂系高效减水剂的缺陷， 本文总结了前人所研究的蜜胺脂系列减水剂的基本合成工艺，详细考察了各种因素对羟甲基化阶段、磺化阶段、缩聚阶段的影响，从而确定各阶段的最佳工艺条件进行合成蜜胺脂系列减水剂，通过掺入糖钙普通减水剂进行物理复配制成复合蜜胺脂减水剂，在保持原有高减水率、大坍落度等特性的基础上，可以降低原料成本，提高产品的稳定性，从而提高其推广应用价值。

在原材料中，水泥对外加剂的影响最大，水泥品种不同，将影响减水剂的减水、增强效果，其中对减水效果影响更明显。高效减水剂对水泥更有选择性，不同水泥其减水率的相差较大，水泥矿物组成、掺和料、调凝剂、碱含量、细度等都将影响减水剂的使用效果。因此，同一种减水剂在相同的掺量下，往往因水泥不同而使用效果明显不同，或同一种减水剂，在不同水泥中为了达到相同的减水增强效果，减水剂的掺量明显不同。在某些水泥中，有的减水剂会引起异常凝结现象。

因此，本实验用复配制成复合蜜胺脂减水剂掺入不同的水泥，观察减水剂与不同水泥之间的适应性，通过比较分析对这种复合蜜胺脂减水剂的性能进行了解。

二、实验主要原料和过程

（一）减水剂准备

复合蜜胺脂减水剂：用蜜胺脂、碳酰二胺、甲醛、亚硫酸氢钠按克分子比0.8∶0.2∶3.5∶1.2，并在一定的化学合成反应条件下缩聚而成。蜜胺脂减水剂的合成分为羟甲基化、磺化、缩合及碱重整四个阶段。

（二）减水剂对水泥净浆、砂浆及混凝土适应性实验

1. 减水剂对水泥砂浆适应性研究。

2. 减水剂对混凝土适应性研究。

三、实验数据及分析

实验设计及编号：

A：古庙（立窑）P.O 42.5水泥

A1：减水剂 + 古庙（立窑）P.O 42.5水泥

B：古庙（转窑）P.O 42.5水泥

B1：减水剂 + 古庙（转窑）P.O 42.5水泥

C：华宏PⅡ 42.5 水泥

C1：减水剂 + 华宏PⅡ 42.5 水泥

D：武港（立窑）P.O 32.5水泥

D1：减水剂 + 武港（立窑）P.O 32.5水泥

（一）减水剂对砂浆适应性的实验

从表1可以看出，掺入复合蜜胺脂减水剂后的砂浆减水率都很高，最高的是A水泥，减水率达到了19%，而掺入D水泥后的砂浆减水率是四种水泥中最低的。

在砂浆经时损失方面，从表3的数据得知，对于掺入复合蜜胺脂减水剂的四种水泥砂浆，A2在120min后的经时损失率最小的，经时损失率最大的是C2。一般来说，水泥中反应较快的C3S 和C3A 含量越高，对高效减水剂的吸附就越多，砂浆流动度就越小。反之，水泥中反应较慢的C2S 含量越高，对高效减水剂的吸附就越少，砂浆流动度就越大[3]。因此，掺入复合蜜胺脂减水剂后，标号32.5的水泥砂浆流动度比标号42.5水泥砂浆的流动度损失要小。

高效减水剂不仅影响新拌砂浆的流动度，而且还影响水泥砂浆的强度。因此，根据前面找出的适宜掺量及在跳桌流动度为180±5mm时的水灰比做3天、28天的试样各三条，测试样的强度，取平均值，与空白样在跳桌流动度为180±5mm时的水灰比所做的试样进行比较。实验数据如表4：

根据表4，复合蜜胺脂减水剂可以大幅度地提高水泥试块的抗压强度，掺入复合蜜胺脂减水剂后，各水泥与空白样的3天抗压强度比高达136%～191%，28天后的抗压强度比为118%～131%。而对于D水泥，我们发现其空白样的3天、28天强度都不能达到国家标准，但是仅从本实验所需要的强度数据看，掺减水剂后D2的3天强度比也达到了136%，28天强度比为128%。

（二）减水剂对混凝土适应性实验

根据表5，各混凝土掺入0.6%（按固型物算）的复合蜜胺脂减水剂时，减水率为24.9%～34.8%，减水率最高的是掺入C水泥中，达到34.8%。在混凝土经时损失方面，减水剂掺入混凝土两个小时后的坍落度损失率不是很大，比空白样的小10%左右。根据商品混凝土的泵送要求，在大气温度20～30℃下，混凝土1h后的坍落度损失值应为25～35㎜[4]（P123），各混凝土掺入这两种减水剂后1小时后的坍落度损失值均符合要求。

根据表6，掺入复合蜜胺脂减水剂后，混凝土各龄期的强度均有显著的提高，特别是掺入C混凝土后7天强度高达空白样的221%，同时也达到了空白样28天的强度，14天强度则是空白样的189%，28天后强度仍保持了很高的增长率。

四、结 论

1. 通过实验得知， 本实验合成了高磺化度蜜胺脂甲醛树脂高效减水剂，将这种减水剂与糖钙进行复配得到一种复合蜜胺脂高效早强减水剂，将其掺入四种水泥后，水泥净浆都出现了缓凝现象。

2. 复合蜜胺脂高效早强减水剂

显示了其高效减水率和增强性能。当混凝土按固形物掺入0.6%的该减水剂时，减水率可接近35%；其7天的抗压强度与不掺该减水剂的混凝土相比最高可达221%。

3. 从减水率、流动度及强度等性能进行综合比较，复合蜜胺脂高效早强减水剂的整体性能达到实际使用要求。由于该减水剂的原料廉价、合成方法简单，从施工和经济方面考虑，这种复合蜜胺脂高效早强减水剂可以作为市场实际广泛使用。

[参考文献]

[1]陈应钦.混凝土外加剂技术及其应用[C].全国水泥及混凝土外加剂应用技术文集，2003，10（1）.

[2]何廷树，詹美洲，宋学锋.从混凝土减水剂作用机理看高效减水剂的合成与复合方法.混凝土[J].2002，（11）.

[3]吴承祯，水泥及减水剂种类对水泥砂浆性能的影响[J].南京化工大学学报，1999，21（6）.

[4]李立权.混凝土配合比设计手册[M].广州：华南理工大学出版社，2003.