木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用分析

岳灿 王芳

摘      要：探究了木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用。制备木质素磺酸盐减水剂与混凝土水泥颗粒样本，在木质素磺酸盐减水剂浓度为20%、40%与80%的情况下，对同样尺寸、形状与组成成分的混凝土水泥颗粒样本的凝结时间进行记录，并预测相应的分散时间。实验结果：当木质素磺酸盐减水剂浓度为20%、40%、80%时，混凝土水泥颗粒样本的凝结时间为61±0.35、55±0.33、（46±0.46）min，分散时间为（5±0.56）、6±0.37、（8±0.26）a。实验结论：随着木质素磺酸盐减水剂浓度的增高，防止混凝土水泥颗粒分散的作用越大。

关  键  词：木质素磺酸盐减水剂;混凝土水泥颗粒;凝结;分散;作用

中图分类号：R272        文献标识码： A       文章编号： 1671-0460（2019）11-2529-04

Effect of Lignosulfonate Water Reducer on Preventing the

Dispersion of Concrete Cement Particles

YUE Can， WANG Fang

（Kaifeng City Construction Engineering Quality Inspection Station， Henan Kaifeng 470004， China）

Abstract： To explore the effect of lignosulfonate water reducer on preventing the dispersion of concrete cement particles， lignosulfonate water reducer and concrete cement particle samples were prepared. When the concentration of lignosulfonate water reducer was 20%， 40% and 80%， the setting time of concrete cement particle samples with the same size， shape and composition was recorded， and the corresponding dispersion time of concrete cement particle samples was predicted. The results showed that when the concentration of lignosulfonate water reducer was 20%， the setting time of concrete cement particle samples was 61±0.35 min and the dispersing time was 5±0.56 years; when the concentration of lignosulfonate water reducer was 40%， the setting time of concrete cement particle samples was 55±0.33 min and the dispersing time was 6±0.37 years; when the concentration of lignosulfonate water reducer was 80%，the setting time and dispersal time of concrete cement particle samples were 46±0.46 min and 8±0.26 years，respectively. Experimental conclusion： With the increase of the concentration of lignosulfonate water reducer， the effect of preventing the dispersion of concrete cement particles is greater.

Key words： Lignosulfonate water reducer; Concrete cement particles; Setting; Dispersion; Effect

混凝土水泥主要是由砂、石、水泥等用水混合結合成整体的工程复合材料的总称，广泛的应用于土木工程中。混凝土水泥在实际生活中的应用较为广泛，但是其具有分散的劣势，因此，在施工的过程中，会采用木质素磺酸盐减水剂对混凝土水泥进行处理，使得混凝土水泥的使用时间延长^[1]。

木质素磺酸盐减水剂主要来源于制浆造纸废液中，这种减水剂具有引气性好、价格低廉与缓凝性强的优势，从环境、安全以及资源可持续化发展的角度来看，木质素磺酸盐减水剂是一种具有广泛应用前景的环保型产品。但是木质素磺酸盐减水剂存在着减水率低、与水泥相容性差的缺陷，有时会引起混凝土水泥颗粒分散，对其使用范围造成了一定的限制^[2]。经过近几年的化学改性后，木质素磺酸盐减水剂的减水率得到了提高，可以极大程度的提升混凝土水泥的工作性能，但是其与水泥的相容性还是存在着较大的缺陷，会导致混凝土水泥发生异常凝结的情况，从而降低混凝土性能，施工困难，其使用范围就会受到一定的限制。要想对木质素磺酸盐减水剂的性能进行改善，首先必须对木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用进行相应的分析。木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用主要体现在混凝土水泥颗粒的凝结与水化两个方面，因此，为了对木质素磺酸盐减水剂现有的缺陷进行改善，设计实验对木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用进行分析^[3]。

1  实验部分

1.1  主要原料与试剂

木质素磺酸钙（木钙，CL），该物质主要由石砚纸业有限责任公司提供，来源于杨木酸性亚硫酸盐法制浆废液，该物质中含有较多的杂质，需要对其进行超滤，以此为基础制造木质素磺酸盐减水剂。

混凝土水泥主要由广州市珠江水泥厂生产。混凝土水泥颗粒的主要化学成分如表1所示。

1.2  主要仪器

实验过程中采用的仪器包括超滤机、标准磨、维卡仪、水泥净浆搅拌机、水泥标准养护箱、真空干燥箱、扫描电镜、电子天平、电热鼓风横温干燥箱、离心分离机与恒温振荡器^[4]。

超滤机主要是由美国科技发展有限公司生产。该设备主要是利用超滤膜对杂质进行滤除，是一种加压膜分离技术，在一定的压力下，可以对杂质进行完全的滤除，具有极好的滤除效果。

标准磨、维卡仪与水泥净浆搅拌机由建筑材料仪器厂生产。

水泥标准养护箱由华南实验仪器公司生产。

德国ME公司生产的Memmert真空干燥箱;

扫描电镜是由德国蔡司公司生产。

电子天平由美国科学仪器有限公司生产。

电热鼓风横温干燥箱由上海电热设备有限公司制造。

由安亭科学技术仪器厂生产的TDL-40B离心分离机。

由奥华仪器有限公司生产的AHRO-S型号恒温振荡器。

1.3  实验技术

首先要对木质素磺酸盐减水剂与混凝土水泥样本进行制备，为实验做准备工作^[5]。采用木质素磺酸钙对木质素磺酸盐减水剂进行制备。采用超纯水对木质素磺酸钙进行溶解，形成适当浓度的溶液，采用超滤机将溶液进行分级，超滤机工作压力为0.48 MPa，使用截留分子量为2 500的超滤膜，对溶液进行10 h的超滤，将A级分离出来，然后采用截留分子量为150的超滤膜，对溶液进行13 h超滤，将B级分离出来。将分离出来的各级别溶液进行浓缩、干燥与处理，得到木质素磺酸盐，将其溶解于纯水中，得到木质素磺酸盐减水剂^[6]。

混凝土水泥样本制备主要是将一定比列的熟料与水泥进行均匀混合，利用标准磨进行粉磨，制备出混凝土水泥样本，其组成及细度如表2所示。

在实验过程中，准备20%、40%、80%浓度的木质素磺酸盐减水剂对混凝土水泥样本，对相关指标进行记录与比较，得到相应的實验结果，对其进行整合与处理，得到相应的实验结果。

1.4  检测指标

混凝土水泥凝结后使用的时间很长，通常可以达到5～8 a。若是对其混凝土水泥颗粒分散时间进行记录，实验时间较长，其中的影响因素也较多，无法得到准确的实验结果。因此，在实验过程中主要对混凝土水泥颗粒凝结时间进行记录，通过特定的方法对其分散时间进行预测，以此指标来对木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用进行体现。

1.5  统计学处理

将检测指标数据采用“平均数±标准差”，即以（x±s）形式对数据进行相应的表示，用SPSS18.0版统计分析软件对检测之间数据进行相应的统计与分析^[7]。通过独立T检验同一时间的两组数据，并进行相应的比较与分析，差异显著性标准为P<0.05，当P<0.01时认为数据之间具有非常显著性的差异。

2  实验结果分析

采用20%、40%、80%浓度的木质素磺酸盐减水剂分别对同样尺寸、形状与组成成分的混凝土水泥样本进行实验，对其检测指标进行记录，并预测相应的分散时间。

2.1  20%浓度木质素磺酸盐减水剂对混凝土水泥的作用

当木质素磺酸盐减水剂浓度为20%时，通过实验得到混凝土水泥样本的凝结过程如表3所示。

如表3所示，可以看出在木质素磺酸盐减水剂浓度为20%时，混凝土水泥样本的凝结时间为（61±0.35）min。在记录的过程中，若凝结程度越来越低，表示混凝土水泥颗粒无法凝结，则对其实验结果进行相应的剔除，以免对混凝土水泥颗粒分散时间预测结果产生不利的影响^[8]。

为了分析木质素磺酸盐减水剂对防止混凝土水泥颗粒分散的作用，采用预测模型对混凝土水泥颗粒分散时间进行相应的预测。为了可以准确的对混凝土水泥颗粒分散时间进行预测，对相关文献进行查询，发现目前使用较为广泛的预测模型为线性预测模型，其表达式为

（1）

其中：y—混凝土水泥颗粒分散时间;

a —是预测因子;

x —混凝土水泥颗粒凝结时间;

 —混凝土水泥颗粒凝结平均时间;

 —参数。

经过计算得到木质素磺酸盐减水剂浓度为20%时，混凝土水泥颗粒分散时间为（5±0.56）a。

2.2  40%浓度木质素磺酸盐减水剂对混凝土水泥的作用

当木质素磺酸盐减水剂浓度为40%时，通过实验得到混凝土水泥样本的凝结过程如表4所示。

如表4所示，可以看出在木质素磺酸盐减水剂浓度为40%时，混凝土水泥样本的凝结时间为（55±0.33）min。在记录的过程中，若凝结程度越来越低，表示混凝土水泥颗粒无法凝结，则对其实验结果进行相应的剔除，以免对混凝土水泥颗粒分散时间预测结果产生不利的影响^[9]。

通过公式（1）对混凝土水泥颗粒分散时间进行预测，得到木质素磺酸盐减水剂浓度为40%时，混凝土水泥颗粒分散时间为（6±0.37）a。

2.3  80%浓度木质素磺酸盐减水剂对混凝土水泥的作用

当木质素磺酸盐减水剂浓度为80%时，通过实验得到混凝土水泥样本的凝结过程如表5所示。

如表5所示，可以看出在木质素磺酸盐减水剂浓度为80%时，混凝土水泥样本的凝结时间为（46±0.46 min）^[10]。在记录的过程中，若凝结程度越来越低，表示混凝土水泥颗粒无法凝结，则对其实验结果进行相应的剔除，以免对混凝土水泥颗粒分散时间预测结果产生不利的影响。

通过公式（1）对混凝土水泥颗粒分散时间进行预测，得到木质素磺酸盐减水剂浓度为80%时，混凝土水泥颗粒分散时间为（8±0.26）a。

2.4  实验结论

将实验结果进行整合，得到混凝土水泥颗粒凝结时间与分散时间实验对比情况如图1所示。

如图1所示，随着木质素磺酸盐减水剂浓度的增加，混凝土水泥颗粒凝结时间逐渐减小，分散时间逐渐增加。

可以看出，随着木质素磺酸盐减水剂浓度的增加，混凝土水泥颗粒凝结的速度越快，分散时间越长，则说明木质素磺酸盐减水剂浓度越高，防止混凝土水泥颗粒分散的作用越大。

3  结束语

采用20%、40%、80%浓度的木质素磺酸盐减水剂对混凝土水泥颗粒样本进行实验，得到相应的凝结时间与分散时间。木质素磺酸盐减水剂浓度越高，防止混凝土水泥颗粒分散的作用越大。实验过程中，由于样本数量过小，可能会对实验结果产生一定的影响，但是不会影响结果的大趋势因此，要想得到更加精准的实验结果，需要对木质素磺酸盐减水剂缺陷进行相应的改善，同时进行严谨的实验与分析。

参考文献：

[1]孙建智， 刘在龙， 陆洋. 聚羧酸高性能减水剂与木质素磺酸钠的复配研究[J]. 商品混凝土， 2018， 12（4）： 21-23.

[2]潘群， 祝斌. 减水剂在碱矿渣水泥系统中的吸附行为研究[J]. 重庆建筑，  2018， 17（4）： 43-46.

[3]何燕， 张雄， 张永娟，等. 硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响[J]. 同济大学学报（自然科学版）， 2017， 45（2）：230-234.

[4]杜勇， 郭丽萍， 杜小弟，等. GPC测聚羧酸减水剂吸附量对水泥助磨剂的抗干扰作用[J]. 现代化工， 2017， 37（8）：211-213.

[5]刘明， 陈景， 郑广军，等. 聚羧酸减水剂吸附特性及其对水泥水化的影响研究进展[J]. 商品混凝土， 2017，46（Z1）：49-52+57.

[6]万署，歐阳添资，吴超凡. 白糖与木质素磺酸钠改善水泥稳定再生集料性能的研究[J]. 新型建筑材料， 2018， 45（09）：102-105+111.

[7]杨凌艳， 李超， 温馨，等. 混凝土减水剂专利技术分析[J]. 中国科技信息， 2018， No.583（11）：46-47.

[8]李志坤， 彭家惠， 杨再富. 矿物掺合料对聚羧酸减水剂与水泥相容性的影响[J]. 材料导报， 2017， 31（12）：115-120.

[9]程耀烜. 减水剂对水泥混凝土的路用性能影响[J]. 建设科技， 2017， 79（17）：116-118.

[10]贾陆军，雷永林，蒋勇. 改性木质素磺酸钙对水泥早期水化的影响及机理探讨[J]. 硅酸盐通报， 2018， 37（11）：3422-3426.