聚羧酸高性能减水剂的常温合成研究及应用

周红，廖声金，王伟

（长沙加美乐素化工有限公司，湖南　长沙 410000）

聚羧酸高性能减水剂的常温合成研究及应用

周红，廖声金，王伟

（长沙加美乐素化工有限公司，湖南长沙 410000）

在常温 20℃～40℃ 条件下，采用过硫酸铵（APS）—抗坏血酸（Vc）氧化还原体系，以异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）为单体，在链转移剂的作用下，合成了一种聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）。研究结果表明，常温合成的聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）减水率高达 34.1%。与 60℃ 条件下合成的聚羧酸高性能减水剂（Kami 313）性能相比，本合成工艺无需加热，无需去离子水，采用普通自来水，节约能源，降低生产成本，性价比更高。

聚羧酸高性能减水剂；常温；自来水；减水率

0　引言

聚羧酸高性能减水剂作为第三代混凝土外加剂，有掺量低，减水率高，与水泥相容性好，环保，适宜配置高性能混凝土等特点，已成为综合性能最优，应用前景最广的混凝土外加剂[1]。

通常情况下，聚羧酸高性能减水剂的合成温度为50℃～90℃，在此温度下进行生产，由于升温、调温不仅延长生产周期，而且增加了生产能耗，提高了生产成本，甚至还会带来环境污染等问题[2]；而使用太阳能加热或天然气加热，则前期投资成本过大。在这样的背景下，迫切需要通过改变合成工艺条件来降低合成成本，常温合成聚羧酸高性能减水剂已成为减水剂行业发展的一种趋势[3]，具有十分重要的意义。

本文设计一种在常温（20℃～40℃）条件下，采用过硫酸铵（APS）—抗坏血酸（Vc）氧化还原体系，以异戊烯醇聚氧乙烯醚（TPEG）、丙烯酸（AA）为单体，在链转移剂的作用下，合成了聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）。具有较高的减水率，其配制的混凝土具有良好的施工性能，且操作简单，大大降低生产能耗。

1　试验部分

1.1主要试验原材料与仪器

试验原材料及仪器见表 1～3。

表1　制备聚羧酸高性能减水剂主要试验原材料

表2　混凝土性能测试主要原材料

表3　主要仪器设备

1.2聚羧酸高性能减水剂 (Kami 313C) 的制备方法

聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）的制备方法为：

（1）在带有增力电动搅拌器的三口瓶中加入一定配比的TPEG 和自来水，将三口瓶置于室内（室温环境即可，无需任何加热），在一定的转速下，使 TPEG 充分溶解，待溶解完全后加入一定量的 Vc，均匀搅拌 2～3min。

（2）现配一定比例的 APS 水溶液为 A 溶液，以及 AA、链转移剂混合水溶液为 B 溶液，用恒流泵采取双滴加的方式滴入三口瓶中，滴加时长均为 3h，保温 1h，最终得到无色透明液体，即制得固含量为 40% 的聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）其合成工艺流程图见图 1。

2　性能测试及表征

（1）水泥净浆流动度、砂浆减水率试验参照GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》，及GB 8076-2008《混凝土外加剂》，进行测试。水灰比为0.29，减水剂掺量 0.35%，净浆试验均采用中材 P•O42.5 水泥；

（2）混凝土坍落度损失及其保持性参照 JC 473-2001《混凝土泵送剂》进行测试，其中水泥采用中材 P•O42.5 水泥；

（3）不同龄期混凝土抗压强度参照 GB/T 50081-2001《普通混凝土力学性能试验方法》进行测试，其中水泥采用中材 P•O42.5 水泥；

（4）不同水泥与聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）的相容性参照 JC 473-2001《混凝土泵送剂》进行测试。

图1　聚羧酸高性能减水剂(Kami 313C) 的合成工艺流程

3　结果与讨论

3.1Kami 313C 掺量对水泥净浆流动度性能的影响

参照 GB/T 8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》中的水泥净浆流动度测试方法，取流淌部分相互垂直的两个方向的最大直径，作为样品的水泥净浆流动度。检测室温为 20℃，结果见表 4。

表4　Kami 313C 净浆流动度试验结果

从表 4 可以看出，对于不同的掺量情况下，初始净浆流动度和 1h 后净浆流动度几乎没有差别，说明 Kami 313C 有着良好的保坍性能。

3.2Kami 313C 对减水率的影响

考察了 Kami 313C 与 Kami 313 的减水性能，结果见表5。

表5　减水率测试结果

从表 5 可以看出，Kami 313C 具有优异的减水性能，通过采用过硫酸铵（APS）-抗坏血酸（Vc）氧化还原体系，优化了原有 60℃ 合成工艺的分子结构及分子量，导致对颗粒的分散性能更好。

3.3Kami 313C 对混凝土坍落度和强度性能的影响

研究了聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）的混凝土工作性能，所用混凝土配合比见表 6，性能测试结果见表7。

表6　混凝土配合比　　　　　　　 kg/m3

表7　Kami 313C 对混凝土性能的影响

由表 7 可看出，Kami 313C 减水效果最佳，对砂石的粘聚性好，混凝土不出现泌水和离析现象，同时具有优异的保坍性，对强度无不利影响，相反，还有利于强度的提高；它的减水保坍性能均优于市面上的同类型产品。

3.4聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）与水泥的相容性

采用 4 种不同水泥，研究了聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）与不同水泥的相容性。混凝土配合比为表 6 所示。性能测试结果见表 8。

表8　聚羧酸高性能减水剂(Kami 313C) 与水泥的相容性

由表8 可见，对于不同的水泥，聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）都表现出优异的减水保坍性能，3h 后的坍落度损失小。该聚羧酸高性能减水剂（Kami 313C）与不同水泥的相容性良好。

4　结论

（1）在常温条件下，采用过硫酸铵—抗坏血酸氧化还原体系，以异戊烯醇聚氧乙烯醚、丙烯酸为单体，在链转移剂的作用下，所得的聚羧酸高性能减水剂具有较高的减水效果，减水率高达 34.1%。

（2）该聚羧酸高性能减水剂同时具有较好的保坍性能，能使混凝土的坍落度保持性能得到极大提高，混凝土 1h 几乎无坍落度损失，3h 后仍具有较好的保坍性能。

（3）该聚羧酸高性能减水剂对不同水泥具有良好的相容性。

（4）该常温合成方法工艺简单，不需热源，环保并且能够降低生产成本及能耗。

[1] 肖尾俭．聚羧酸高性能减水剂在常温条件下的合成研究[J]．福建建材，2013(10)：6-7．

[2] 王浩，张晓春，逢建军，等．无热源制备聚羧酸减水剂工艺及性能研究[J]．混凝土世界，2014(04)：69-74．

[3] 赵秋勇，徐永东，陈小平，马玉刚．常温合成聚羧酸减水剂的研究现状及展望[J]．混凝土，2014(05)：80-82．

［通讯地址］湖南省株洲市渌口工业园 B 区 7 号株洲加美乐素建材有限公司（412000）

周红（1989-），女，籍贯湖南，湖南工学院，主要从事混凝土外加剂开发。