掺聚羧酸系减水剂混凝土用高含泥量抑制剂的研究.pdf

全 国中文核 心期刊 新 魄 中 国 科 技 核 心 期 刊 掺聚菝酸系减水剂混凝土用 禹含泥量抑制剂韵研究 张明 ， 贾吉堂 ， 郭春芳 ， 张培林 ( 1 山东华伟银凯建材科技股份有限公司， 山东 淄博2 5 6 4 1 0 ： 2 山东丝绸 纺织职业 学院， 山东 淄博2 5 5 3 o 0 ) 摘要： 砂子含泥量高的问题限制了聚羧酸系减水剂的应用。 研究以泥土分散组分、 泥土吸附组分和离子络合组分复配制得聚羧 酸系减水剂用高含泥量抑制剂 。对各组分 的种类进行 了筛选 ， 通过 正交试验确 定了各 组分的最佳配 比为： m( 分散组分三聚磷酸钠) ： m( 吸附组分三甲基十六烷基溴化铵) ： m( 离子络合组分柠檬酸) = 2 5 ： 0 2 5 ： 1 0 。与不掺抑制剂的聚羧酸系减水剂混凝土相比， 使用高含 泥量抑制剂混凝土的初始和 1 h 坍落度及 2 8 d 抗压强度分别提高了3 3 、 8 0 和 2 3 。 关键词 ： 聚羧酸系减水剂； 高含泥量； 抑制剂； 混凝土 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 2 ) 1 1 - 0 0 2 5 0 4 Re s e a r c h o n a h i g h c o n t e n t c l a y - r e t r a i n i n g r e a g e n t o n c o n c r e te wi t h p o l y c a r b o x y l i c wa t e r - r e d u c e r Z H A N G胁， ， J 1 A J i t a n g ， G U O C h u n f a n f， Z H A N G P e i l i n ( 1 S h a n d o n g Hu a we i Yi n k a i Bu i l d i n g Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y S t o c k Co Lt d ， Z i b o 2 5 6 4 1 0， S h a n d o n g ， Ch i n a： 2S h a n d o n g S i l k Te x t i l e Vo c a t i o n a l C o l l e g e ， Zi b o 2 5 5 3 0 0， S h a n d o n g， C hi n a ) Ab s t r a c t ： T h e a p p l i c a t i o n o f t h e p o l y c a r b o x y l i c w a t e r - r e d u c e r w a s r e s t r i c t e d b e c a u s e o f t h e h i g h c l a y c o n t e n t o f s a n d A h i g h c o n t e n t c l a y -r e t r a i ni n g r e a g e n t wa s p r o d uc e d b y d i f f e r e n t we i g h t p a r t s c l a y d i s p e r s i o n c o mp o n e n t ， c l a y a d s o r pt i o n c o mp o n e n t an d e o mp l e x a t i o n c o mp o n e n t S p e c i e s o f t h e t h r e e c o mp o n e n t s we r e s c r e e n e dTh e o r t h o g o n a l e x p e r i me n t r e s u l t s s h o we d t h a t t h e p r o d u c t h a d a n e x c e l l e n t p r o p e y wh e n t h e we i g h t r a t i o o f S o d i um Tr i p o l y p h o s p h a t e， He x a d e c y l t r i me t h y l a mmo ni u m B r o mi d e， a n d c i t ric a c i d Was 2 5：025 ： 1 0 Co mp a r e d wi t h t h e p o l y c a r b o x y l i c wa t e r r e d u c e r c o nc r e t e wi t h o u t u s i n g t h e c l a y - r e t r a i n i n g r e a g e n t ， t h e i n i t i a l a n d 1 h s l u mp a n d t h e 2 8 d c o mpr e s s i v e s t r e n g t h o f c o nc r e t e wit h u s i n g t h e c l a y -r e t r a i n i n g r e a g e n t i n c r e a s e d b y 3 3 ， 8 0 a n d 2 3 r e s p e c t i v e l y Ke y wo r d s ： p o l y c a r b o x y l i c w a t e r - r e d u c e r ： h i【g h c l a y c o n t e n t ： r e t r a i n i n g r e a g e n t ： c o n c r e t e O 引言 随着混凝土技术的不断发展，使用聚羧酸系减水剂配制 高性能混凝土已成为混凝土的发展趋势I l J 。聚羧酸系减水剂 由于具有掺量小、 减水率高、 保坍性能优异、 碱含量及收缩率 低、 适应性广泛和耐久性能好等优点而被应用于高速铁路、 水 利水电、 核电、 高速公路、 港湾码头和各类工程q 12 - 3 1 。 虽然聚羧酸系减水剂具有诸多优点，但其受混凝土中砂 子含泥量的影响较大14 1 。砂中泥土的层间结构和所包含的如 收稿日期： 2 0 1 2 0 6 2 2 ： 修订日期： 2 0 1 2 0 8 1 3 作者简介 ： 张明 ， 男 ， 1 9 8 2年生 ， 硕 士 ， 工程 师 ， 主 要从事 化学建材 研 究工作。 电话： 0 5 3 3 8 4 0 9 1 3 7 。 通讯作者： 郭春芳， 地址： 淄博市周村区 米山路 3 O号， E ma i l ： z m0 7 1 5 1 6 3 c o m。 铝离子、 镁离子等高价金属离子会大量吸附聚羧酸系减水剂， 使减水剂失去活性I5 1 。 近年来， 随着国内建设规模的 不断扩大， 天然砂资源紧 缺， 质量稳定、 性能优良、 颗粒级配良好、 泥含量小的砂越来越 少。 大量高含泥量的砂被直接用于混凝土中， 对掺聚羧酸系减 水剂混凝土的和易性、 强度和耐久性等均造成不利的影响旧 。 目 前还没有一种有效的方法来解决此问题，只能通过提 高聚羧酸系减水剂掺量来解决。但在增大聚羧酸系减水剂掺 量的同时会提高混凝土的成本17 ， 也增加了其它生产工艺的麻 烦。例如通过超掺聚羧酸系减水剂的办法来保证混凝土0 5 h 乃至1 h 后的 施工 状态， 但混 凝土初始状 态会出 现严重的离析 和泌水， 在一定程度上增加了混凝土的施工难度1 】 。因此， 研制 一 种聚羧酸系减水剂用高含泥量抑制剂， 在拌制混凝土时， 能 有效地抑制高含泥量对聚羧酸系减水剂的影响，提高其性价 NE W BUI L Dl NG M ATE R I AL S 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张明， 等： 掺聚羧酸系减水剂混凝土用高含泥量抑制剂的研究 比， 将对混凝土外加剂和混凝土行业的发展都具有重要意义。 1 实验 1 1 原材料 六偏磷酸钠( S H M P ) ： 分析纯， 莱阳经济技术开发区精细 化工厂； 三聚磷酸钠( S T P P ) ： 分析纯， 天津市凯通化学试剂有 限公司； 焦磷酸钠( P P S T ) ： 分析纯， 天津市化学试剂研究所； 三甲基十六烷基溴化铵( C T A B ) ： 分析纯， 上海凌峰化学试剂 有限公司； N ， N 一 二甲基一 1 一 十六烷基铵( E M T A ) ： 分析纯， 成 都贝斯特试剂有限公司； 乙二胺四乙酸二钠( E D T A ) ： 分析纯， 天津市凯通化学试剂有限公司； 柠檬酸( S C 1 T r ) ： 分析纯， 天津 市科密欧化学试剂有限公司。 水泥： 山铝牌P 0 4 2 5 ； 粉煤灰： 莱芜电厂 级粉煤灰； 泥 土： 从砂子中洗出烘干后磨成细粉； 砂子： 临朐中砂， 细度模数 2 8 ， 砂子水洗晒干后外加泥土， 再在其表面洒水后晾干， 控制含 泥量罔 ； 石子： 边河碎石， 5 3 1 5 m m连续级配 夕 加剂： 山东华伟 银凯建材科技股份有限公司生产的N O F A S 聚羧酸系减水剂。 1 2 制备方法 将分散组分、 吸附组分、 离子络合组分按比例加入到四口 烧瓶中， 加一定量的水搅拌使其全部溶解， 得到一定浓度的聚 羧酸系减水剂用高含泥量抑制剂。 1 3 性能测试方法 砂浆和混凝土性能测试依据 G B 8 0 7 6 -2 0 0 8 混凝土外 加剂 进行。固定水胶比和用水量， 采用聚羧酸系减水剂和抑 制剂同时掺加的方法( 双掺法) ， 砂子含泥量控制在7 5 。 测试砂浆性能时，减水剂掺量为胶凝材料用量的0 2 0 ( 折固计) ， 抑制剂掺量为胶凝材料用量的规定值。 测试混凝土性能时，减水剂和抑制剂的掺量分别为胶凝 材料用量的O 3 0 ( 折固计) 和0 3 5 ( 折固计) 。 2 结果与讨论 2 1 砂子含泥量对聚羧酸系减水剂性能的影响 ( 见图1 ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 含泥量 图 1 含泥量对砂浆流动度的影响 2 6 新型建筑材料 2 0 1 2 1 1 从图1 可以看出， 随着砂子含泥量的增加， 砂浆的初始和 1 h 流动度呈下降的趋势。当砂子含泥量大于 5 时， 砂浆初 始和1 h 流动度下降明显。当砂子含泥量为7 5 时， 砂浆的 初始和 1 h 流动度较小， 与水洗砂砂浆相比， 分别下降了3 5 和 6 8 左右。 2 2 泥土分散组分种类对含泥量抑制的影响 采用减水剂与泥土分散组分双掺的方法，考察泥土分散 组分种类对砂浆工作性能的影响， 结果见图2 。 1 6 5 1 5 0 目1 3 5 越 1 2 0 蕊 1 o 5 9 0 75 6 0 0 0 O5 O 1 0 01 5 0 20 0 25 O 3 0 0 35 0 4O 用量 图 2 泥土分散组分种类对含泥量抑制的影 响 从图2 可以看出，砂浆的初始和 1 h 流动度随着泥土分 散组分A用量的增大而增大。 与焦磷酸钠( P P S T ) 和六偏磷酸 钠( S H M P ) 相比， 三聚磷酸钠( S T P P ) 表现出 较好的 含泥量抑 制作用， 当掺量为0 3 时， 与未加组分A的砂浆相比， 初始和 l h 流动度分别提高了3 3 和 1 1 7 。因此， 选用三聚磷酸钠 ( S T P P ) 作为泥土分散组分A 。S T P P 常被作为陶瓷分散剂， 可 以被陶土大量的吸附后， 起到分散作用 。 S T P P作为分散组分 A对砂浆工作性能的改善机理，可能与其作为陶瓷分散剂的 作用机理类似。 2 3 泥土吸附组分种类对含泥量抑制的影响 采用减水剂与泥土吸附组分双掺的方法，考察泥土吸附 组分种类对砂浆工作性能的影响， 结果见图3 。 图 3 泥土吸附组分种类对含泥量抑制的影响 从图3可以看出，砂浆的初始和 1 h 流动度随着三甲基 十六烷基溴化铵( C T A B ) 和 N， N 一 二甲基一 1 一 十六烷基铵 ( E M T A ) 用量的增加先增大后减小。 当C T A B和E M T A用量为 o o 1 5 ， 砂浆的初始和1 h 流动度分别达到最大值 1 6 5 m m 、 口 A H 口 女 女 女 l 初 初 初 P P T T P P P P S S M M T T P P H H S S P P S S 加 目 需媾 念 瑚 啪 瑚 目 臀爝 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张明， 等： 掺 聚羧酸系减水剂混凝土用高含泥量抑制剂的研究 1 4 0 m m及1 6 0 m m 、 1 3 0 m m ； 再继续增大C T A B和E M T A的用 量， 砂浆的流动减小。经对比选用C T A B作为泥土吸附组分 B 。 泥土对C T A B 具有较好的吸附作用， C T A B可在一定程度可 改善泥土的吸附活性口 O l ， C T A B对泥土吸附减水剂能起到有效 的抑制作用。 2 4 离子络合组分对含泥量抑制的影响 采用减水剂与离子络合组分双掺的方法，考察组分种类 对砂浆工作性能的影响， 结果见图4 。 图 4 离子络合组分种类对含泥量抑 制的影 响 从图4 可以看出， 随着乙二胺四乙酸二钠( E D r A ) 用量的 增加， 砂浆的 初始 和1 h 流 动度呈现出 先增大后减小的 趋势， 当用量为0 0 7 5 时， 性能最佳； 柠檬酸( S C 1 T r ) 用量越大， 砂浆 的初始和1 h 流动度越大。 虽然E D T A在用量较低( 0 0 5 ) 时 表现出比柠檬酸更好的含泥量抑制作用，但在增大用量 ( 0 1 ) 后， 柠檬酸的效果更好。从性价比角度考虑， 选择 s c T r 作为络合组分C 。S C T I 作为络合组分C时能有效通过 络合和离子交换作用，降低泥土中的高价金属离子对聚羧酸 系减水剂的吸附作用， 提高减水剂的性能。 2 5 含泥量抑制剂组成研究 以S T P P 、 C T A B 和S C T r 分别作为泥土分散组分、 泥土吸 附组分和离子络合组分，按一定的质量比加水配制成一定浓 度的聚羧酸系减水剂用含泥量抑制剂， 选用 ( 3 4 ) 正交设计 ( 见表1 ) ， 考核指标为砂浆流动度和抗压强度。 采用减水剂与 抑制剂双掺的方法， 抑制剂掺量为胶凝材料用量的0 2 5 ( 折 固计) ， 试验结果及分析见表 2 。 表 1 正交试验因素水平 表 2 正交试验结果及分析 注 ： 为 2 8 d抗压强度 。 从表2 可以看出，对砂浆初始和 1 h 流动度的影响顺序 为B A C ， 其中B为关键因素， 含泥量抑制剂的最佳组分配 比为： A B C 。 对砂浆 2 8 d 抗压强度的影响顺序为： A C B ， 其 中A为关键因素， 含泥量抑制剂最佳的组分配比为： A z B 2 C 。 综合考虑砂浆的工作性能和强度，确定聚羧酸系减水剂 用含泥量抑制剂各组分的配比为： m( S T P P ) ：m( C T A B ) ：mC S C T ) ： m( 水) = 2 5 ： 0 2 5 ： 1 0 ： 6 4 7 5 。 2 6 混凝土应用性能试验 按m( S T P P ) ： m( C T A B ) ： m( s c T r ) ： m( 水) = 2 5 ： 0 2 5 ： 1 0 ： 6 4 7 5 复配制得聚羧酸系减水剂用含泥量抑制剂，其混凝土应用性 能试验结果见表3 。 表 3 聚羧酸系减水剂用含泥量抑制剂的混凝土应用性能 从表3 可以看出，与没有使用含泥量抑制剂的掺聚羧酸 系减水剂的混凝土相比， 使用抑制剂的混凝土初始、 1 h 坍落 度和2 8 d 抗压强度分别提高了3 3 、 8 0 和 2 3 ， 且明显改 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 2 7 趵如 加 踟 目 臀煺 禽 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张明， 等： 掺聚羧酸系减水剂混凝土用高含泥量抑制剂的研究 善了混凝土状态和工作性。 3 结语 选用S 1 1 P P 、 C T A B和S C T r 分别作为含泥量抑制泥土分 散组分A 、 泥土吸附组分B和离子络合组分C ， 按m( P ) ： m( C r A B ) ： m( s c y r ) ： m( 水) = 2 5 ： 0 2 5 ： 1 0 ： 6 4 7 5 配制的含泥量抑 制剂性能较佳。 与没有掺加抑制剂的混凝土相比， 掺抑制剂的 聚羧 酸系 减水剂混凝土具有 较大的 流动性，较小的 坍落度损 失和较高的抗压强度。 配制的含泥量抑制剂对含泥量具有较佳的抑制作用， 但 还需要从其组分的结构与泥土作用等方面做进一步的探索研 究。 参考文献： 1 潘瑞 娜， 左彦峰 聚羧酸高性能减水剂对高含泥砂 的相容性研究 J 商品混凝土 ， 2 0 1 1 ( 1 ) ： 4 0 4 2 2 2 张明， 段彬， 贾吉堂， 等 新型聚羧酸系高性能减水剂的合成研究 【 J 新型建筑材料， 2 0 1 0 ( 3 ) ： 8 4 8 7 3 】 李有光， 李苑 ， 万煜， 等 泥对掺聚羧酸减水剂 的水泥浆体分散性 的影响重庆大学学报， 2 0 1 2 ， 3 5 ( 1 ) ： 8 6 9 2 4 】 李崇智， 祁艳军， 陈家珑， 等 聚羧酸系减水剂在高性能混凝土中 的应用研究叨 新型建筑材料， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 5 7 6 2 5 许国林， 黎韬 ， 林鹏， 等 砂 中含泥量对聚羧酸盐减水剂性能影 响 的研究【 J 】 广东建材 ， 2 0 1 0 ( 1 2 ) ： 1 3 1 5 6 】 孔凡敏， 孙晓 明， 杨励刚 ， 等 砂含泥量对掺聚羧酸高性 能减水 剂 混凝土 的技术经济指标影响叨 混凝土 ， 2 0 1 l ( 2 ) ： 9 5 9 7 7 】 刘 国栋 ， 关志梅 ， 魏春涛 ， 等 砂子含泥量对掺用聚羧酸 高效减 水 剂 混凝土性能 的影 响及有 效对策 J 商 品混凝土 ， 2 0 0 8( 3 ) ： 1 5 1 9 【 8 】 苗翠珍， 张民宝 含泥量对掺聚羧酸混凝土性能 的影响 J 】 山西建 筑， 2 0 1 l ， 3 7 ( 3 3 ) ： 1 1 4 1 1 6 9 】9 杨红霞 ， 刘卫东 分散剂在陶瓷浆料制备 中的应用 J 中国陶瓷工 业， 2 0 o 5 ， 1 2 ( 1 2 ) ： 2 7 3 1 1 O 杨瑞成 ， 陈奎 ， 傅 公维 蒙脱土 吸附季铵盐 C T A B的动力学研究 叨 功能材料 ， 2 0 0 7 ， 3 8 ( 增刊) ： 3 4 0 0 3 4 0 3 A ( 上接第 2 1 页) 4 4 应进行必要的维护 建筑反射隔热涂料在使用中应进行正常的维护。当涂层 体系的隔热性能、 装饰性能不能满足要求时， 应及时进行维修 或翻新。由于在设计涂层体系时已考虑了建筑反射隔热涂料 对节能的贡献，因而应采用建筑反射隔热涂料进行维修和翻 新，以保持建筑外墙外保温体系的保温效果。 参考文献： 【 1 】 丘童 ， 徐 强， 李德荣 ， 等 建筑外墙隔热涂料节能效果实测研究 J 新型建筑材料， 2 0 1 0( 9 ) ： 8 0 8 2 2 】 向佳瑜， 万小梅 反射隔热涂料研究进展及应用 J 上海涂料， 2 01 1 ， 4 9( 1 O ) ： 2 8 3 1 【 3 李运德 太 阳热反射隔热涂料 标准 及主要技术要 点解 析 J 涂 料 技术与文献， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 2 0 2 6 4 】 张雪芹， 张伟平 建筑反射隔热涂料制备技术及研究进展 新型 建筑材料， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 4 6 4 9 【 5 廖翌滏 ， 曾碧榕 ， 陈珉 ， 等 反射隔热涂料的制备与隔热性能 J 高 分子材料科学与工程， 2 0 1 2 ， 2 8( 4 ) ： 1 2 1 1 2 4 6 J6 林宣益建筑反射隔热涂料的标准及应用探讨叨 中国涂料 ， 2 0 1 1 ， 2 6 ( 7 )： 1 21 1 2 4 【 7 厦晶 复合无机颜料 J 】 涂料技术与文献， 2 0 1 1 ( 9 ) ： 4 0 4 4 8 杨文颐 热反射涂料太阳反射比测试方法及影响因素探讨【 c 】 ， 2 0 1 2高装饰 功能性建筑涂料 与地坪涂 料研讨会 论文集 上海 ： 涂料工业 杂志 ， 2 0 1 2 ： 5 0 5 3 【 9 郭岳峰 ， 陈铁鑫， 杨斌 ， 等 新型建筑太 阳热反射涂料 的制备 J 】 新 型建筑材料 ， 2 0 1 2( 8 ) ： 3 6 3 8 1 0 张雪芹 ， 韩 国民， 周根全 建筑 保温 隔热涂 料及其复合技术研究 J 新 型建筑材料 ， 2 0 0 8 ( 1 0 ) ： 4 6 4 9 1 1 张 雪芹 外墙 外保温 系统涂 饰技术 的研 究【 J 】 _ 新型 建筑材 料 ， 2 O1 0( 1 0 )： 4 0 4 4 A 2 8 新型建筑材料 2 0 1 2 1 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m