1、江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1
2、期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏
3、建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(
4、总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期� [收稿日期]� � 10� 09 � 26 [作者简介]张志勇� 男(1978-� � 江苏博特新材料有限 公司� 硕士� 从 事新型混凝土化学外加剂的研究开发� 0 引言 混凝土技术 向着高强� 高流动 � 高耐 久性方向 发展� 而 高性能的化学外加剂则是配制高性
5、能混凝土必不可少的组 份[1-3 ]�但目前国 内还没有专 门用于配制高 强高性能混 凝土 的专用外加剂�传统的磺酸盐缩聚物外加剂在高水胶比情 况下体现出优异的性能� 但在低水胶比时往往失效� 不适合 配制高强混凝土�而目前市场上新型的羧酸类接枝共聚物 外加剂虽然有良好的分散性和分散保持性能�但是产品减 水率很 难达到3 5 %以上�其 饱和 点低�即 使增大 掺量减 水 性能也很难进一步提高[4 -6 ]�此外现有普通聚羧酸外加剂在 低水胶比情 况下� 混凝土粘度 大幅度增加 � 泵送 阻力大� 而 且需要较长的搅拌时间才能发挥其分散效果�不利于高强 混凝土的大面积推广�因此开发专门用于配制
6、低水胶比�高 强�高流态 以及活性粉末混凝土(R PC � [7]的新型 高减水型羧 酸类超塑化剂有着重要的意义� 本研究 借助接枝 共聚物构 效关系最新 研究 成果�采用 现代分子裁剪技术�设计开发了超高减水型接枝共聚物超 塑化剂(S HP� �系统考 察了超塑化剂掺量对减水�保 坍的影 响以及搅拌时间对分散效果的影响�并研究了在低水胶比 和R PC混凝土中的应用性能� 1理论与实验部分 1. 1 分子构建原理 通过对羧酸类接枝共聚物作用机理以及两性聚电解质 溶液特征的深入分析和实验�在拟合成的聚合物中引入较 大比例的长聚醚侧链提供空间位阻�从而提供其良好的分 散性能� 聚醚侧链以醚 键(�
7、O �� 和主链相 连� 降 低对水胶 比和搅拌速度的敏感性� 在主链中引入较高比例阴� 阳离子 基团�提供大量吸附点�同时可以有利保持聚合物的伸展溶 液构象�提高共聚物在水泥不同矿物组分中的吸附量�其分 子结构模型示意图如图 1� 1. 2 试验部分 1. 2. 1 试验 原材料 水 泥� 江南 水泥厂 小野田 P.Ⅱ5 2. 5 �砂 � 细度 模数 M �= 2 . 6的中砂� 石子� 玄武岩� 粒径为5 � �� 2 0 � �连续级配的 碎石�混凝土外 加剂�新型超 高减水型超塑化剂SHP和普 超 高 减 水 型 接 枝 共 聚 物 混 凝 土 超 塑 化 剂 的 构 筑 及 性 能
8、 张志勇 1�吴华明1�冉千平1, 2�毛永琳1�杨勇1�周栋梁1 �1江苏博特新材料有限公司�江苏南京210008�2江苏省建筑科学研究院有限公司�江苏南京2 10008� [摘 要]文章设计开发了一种新型 超高减水型接枝共聚 物混凝土超塑化剂SHP�该超塑 化剂不仅在常规掺 量时具有较 高的减水率�而且具有较高的掺入饱和点�当掺量为0. 4%时�减水率达 到43 % �该产品能缩短高粘度�低水胶比混凝土的搅 拌时间�提高混凝土的生产效率�已成功应用于低水胶�高强�高流态和R PC混凝土中� [关键词] 接枝共聚物�超塑化剂�高减水�分子设计�性能 [中图分类号]TU 5 28. 04 2
9、 8[文献标识码]A[文章编号]1005 -6 2 70�2 011�01-0100-03 � � � � � � � � � �� � � � � � �� � � � � � � � � � � � � � � � � � � G� � � � � �C� � � � � �� �C� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � �� � � � � -� � � ��� � � � � � � � � � � � � ZH ANG Z� � -� � � � 1 W U H � a-� �� � 1 R AN Q �a� -� �
10、 � � 1, 2 M AO Y� � � -� �� 1 YANG Y� � � 1 ZHO U D � � � -��a� � 1 (1. J�a� � � � B� �� N� �M a� � �� a�� C � . , L� d,Na� �� � � J� a� � � �2 10008 C � � � a; 2. J� a� � � � R � � � a� c�I � � � �� � �� � � B� ��d �� � Sc�� � c� C � . ,L � d,Na� �� � � J� a� � � � 2 10008 C � �� a) A � � � � � � �
11、 : A � � � � � � � a� � � d c� � � � � � � � c� � c� � � �� � � � � � � a� � � c� � � � � � � �� � � � a-� � � �� a�� � � � d� c� � � �� a� d� � � � � � d a� d � � � � � � � � � � d .T� �� � � � � � � a� � � � � � � � � a� � � � � � � �� � � �� a� � � � � d� c� � � �a� � � � � a� add� � � � �,b� � a
12、� � �� � � �ad � d �� � � �� a� � � a� � � �� � � � � .W � � �� � � add� � � � �� � 0. 4 % ,� � � � a�� � � � d� c� � � �� � 4 3 % .T� � � � � d � c� c� � � d � � d� c�� � � � � � � � �� � � � � � �� � c� � � � � � � � � �� � � �� �� c� � � � � � � � � �W / B ��� � � � � � ��� � � � � d � c�� � �� �
13、 �� c� � � c� .I � � a� b� � �a� � � �� � d � � � � � c� � � � � � � � � � � � �W / B,� � � �� � � � � � � �� � � � � �� � � � d� � � a� d R P C . � � �� � � � � : � � a� � � d c� � � � � � � � ; � � � � � � � a� � � c� � � � ; � � � � a-� � � � � a� � � � � d� c� � � � ; � � � � c� � a� d � � � � �
14、 ; � � � � � � � a� c� 100 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑
15、� � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第�
16、 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 �
17、� 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 江苏建筑 � � 11年第1期(总第� 3 9期) 图1超高减水型接枝共聚物分子结构示意图 图2 � � �掺 量与减水率 曲线 通酯类 聚羧酸系 超塑 化剂� � 1由江 苏博 特新材 料股 份有
18、 限公司生产� 1. 2. 2混凝土性能 采用现 行国家标 准� � 8076-2008� 混凝土外加剂� 规定 的配合比检测聚羧酸外加剂减水率和坍落度损失�基准混 凝土和受检混凝土坍落 度控制在 21 � � � 1 � � (外加 剂以有 效固体份计量)� 2 结果与讨论 2. 1掺量对新拌混凝土性能的影响 根据�混凝土外加 剂� � � 8076-2008对� ��减 水和保 坍性能进行了测试�图2是不同掺 量下� ��和常规 酯类聚 羧酸减水剂的性能对 比�由图 2 可见� 随着 � ��掺 量的增 加�其减水率基 本呈线性增加�并且当掺量超过0. 3 %后�减 水率还保 持明显增 长
19、�当掺量 达到0. 4 %时�其 减水率 甚至 达到 4 3 % � 而常规聚羧酸超塑化剂当掺量达到 0.3 % 以后减 水率几乎不再增长�最高减水率一般低于3 5% � 表1是� � �不同掺 量和 不同水 胶比 条件下 新拌混 凝 土坍落度损失的测试 结果�由表1可以看出 � 当� � �掺量 低于0.2%时�分散 性的保 持能力略 有不足�这 是因为 随着 时间的 延长� 水泥 的水化 产物覆盖 了部分 � � �分 子� 浆体 中� ��浓度过低�分散能力从而降低�当掺量到达0.24 % 时�水灰比进一步降低�减水和保坍均较好� 1 �后的坍落度 和扩张度反而增 大了�当掺量为 0.
20、3 % �水灰比 降至 0.3 4 2 时� � � �仍然具有较好的坍落度保持能力� 2. 2超高减水型混凝土超塑化剂的应用效果评价 � � �作为一种超高减水型混凝土外加剂最大的特点是 在常规掺量(0. 16% � 0. 3% )时具 有较高的减 水率�并且在掺 量进一步提高的情况下还能使减水率继续增加�这一特点 使其适用于低水胶比� 高强高性能混凝土的应用� 表2中列 出了� � �在不 同水胶比 情况下 与常规 聚羧酸 减水剂 应用 效果比较� 由表2中数据可见� 当水胶比和坍落度相 同时�� ��的 掺量明显低于� � 1�并且7 �和28 �强度反而 高于� � 1�说 明 � �
21、�具有 较高的分散能力� 适合于配制高强 高性能混凝 土� 并且在低水胶比情况下更能体现其减水率高的特 点� 在 0. 17水胶比条件下�掺0. 8% � ��就能达到22.0 � �� 28 �强 度达到 105. 7 �� � � 由于� ��分子 结构中吸附基团比例较 高� 能 够较早吸 附于水泥颗粒表面发挥分散作用�所以其能有效缩短高粘 表1 � � �不同 掺量对新 拌混凝土坍 落度损失 的影响 掺量/ %水灰比含气量/ % 坍落度/ 扩 展度经时 变化/� � 0 �1 � 0. 16 0. 20 0. 24 0. 3 0 0. 4 59 0. 4 3 0 0. 398 0. 34
22、 2 3 . 2 3 . 3 3 . 0 3 . 2 20. 7/4 3 20. 5/4 2 22. 0/54 21. 6/50 17. 8/ 36 19. 7/ 39 22. 5/ 57 22. 1/ 52 表 2� ��在不同标号混凝土中应用 混凝土 强度等级 水胶比 外加剂 坍落度/� � 抗压强度/ �� � 种类掺量 3 �7 �28 � � 70 � 100 0. 25 0. 17 � � 1 � � � � � 1 � � � 0. 3 0% 0. 24 % 1. 5% 0. 8% 23. 0 23. 0 22. 0 22. 0 56. 5 52. 9 66. 8 70. 0 6
23、7. 8 71. 1 88. 5 92. 0 75. 6 79. 8 103. 6 105. 7 101 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑
24、� � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第
25、� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 �
26、� 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 江苏建筑 � � 1 1年第1期�总第� 39期� 图3搅拌时间对外加剂分散效果影响 度�低 水胶比混凝 土的搅拌时 间�提 高混凝土的 生产速度
27、� 图3中列 出了不 同搅拌 时间下S H P与常 规减水 剂相比 分 散效果的差异�由图3可见�在搅拌时间为30 �条件下�掺 S H P的混凝土坍落度能达到约1 5 � ��而PC1只有约3 � �� 当搅拌时间为1 � � �时�SH P坍落度约2 2 � ��而要到达此 坍落度PC1需要2 �� � � 3 � � � � 2 . 3 超高减水型混凝土超塑 化剂的工 程应用 活性粉末混凝土( R� � � � � � �P� � � � � C� � � � � � � ,简称RPC) 是继高 强�高性能 混凝土 后,2 0 世 纪 90 年代 , 由 法国 最先 研制开发的超高强度�
28、高韧性�高耐久及体积稳定性良好的 水泥基复合材料� RPC的配制原理是:材料的微裂缝和孔隙 等缺陷越少, 就可以获得由其 组成材料所决定的最大 承载 能力,并具有良 好的耐久性� 其通过优化 粉体颗粒级配�降 低水胶比�加压成型减少微观裂纹�去 除粗骨料 薄弱过渡 区� 掺加纤维等方法实现其减少微裂缝和孔隙等缺陷的目 的� 而为了提高RPC混凝土的实用 性�现在研究 方向倾向 于应用量大面广的普通建筑材料和超高减水型混凝土外加 剂实现 RPC 的 高强� 高流动性 和可施 工性� 本 文开发 的 S H P具有超高的减水率� 它在 高掺量时 仍能进一 步提高减 水效果是其能成功应用于RPC的主
29、要原因�胶凝材料经过 颗粒调整达到紧密堆积可以减少自由水含量�降低水胶比� 当然�这一目的的实现需要粉体颗粒良好的分散�SH P通过 特殊设计的吸附基团能够保证超塑化剂分子的快速�大量 吸附于粉体颗粒表面�而位阻基团良好的分散作用�实现粉 体颗粒的良好分散� SH P在RPC混凝土中的应用效果测试 如图3所示� 由 图 3可 见�在配置 RPC 混 凝土过 程中�当 水胶 比为 0. 1 7时,掺普通酯类聚羧 酸减水剂PC1很难达到 工程所需 的混凝土流动性 � 在掺量为 0.2 % 时混凝土基本不 流动�而 掺S H P混凝 土的初 始坍 落度 达到2 3. 0 � ��7 �和2 8 �的
30、 强度明显高于掺PC1的混凝土� 3 结论 �1 �本文通过对羧 酸类接枝共 聚物构效 关系及 作用机 理分析�采用现代分子裁剪技术�设计开发出了一种专门用 于配 制低水胶 比�高强�高流 态以及RPC混凝土的 超高减 水型羧酸类接枝共聚物超塑化剂SH P� �2 �S H P具有较 高的掺 入饱 和点�当 掺量为0. 4%时减 水率可 以达到 43%� 同时 S H P 具有较 高的坍 落度 保持能 力� �3�S H P在低水胶比情况下更能体现其减水率高的特 点�在0.1 7水胶 比条件下�掺0. 8% SH P混 凝土初始 坍落度 能达到 2 2 . 0 � ��2 8 �强度达到 1
31、05. 7 M P� � �4�S H P应用于RPC混凝土 中�能 使混凝 土具有 较高 的流动态和强度� 参考文献 � 1 � T � � � M � � � � � �. C� � � � � C� � � � � � �� � �S� � � � � � � � � �D � � � � � � � �� � � � J� . C�� � � � �J� � � � � � � �N � � � � � � � � �M � � � � � ,2 004,1 4: 1 6 5� 1 72 . � 2 � C� � � � � � � � � M , V� � � � � �M . R�
32、 � � � �� � � � � � � � � � � �� �� � � � � � � � � � � � � � � � � � // M � � � � � � �V M � � . 8� �CAN M E T / A CI I� � � � � � � � � � � � �C� � � � � � � � � � �S � � � � � � � � � � � � � � � �� � � O � � � �C� � � � � � � A � � � � � � � � � � �� � � � � � � � � C� . A � � � � � � �C� � � �
33、� � �I� � � � � � � � ,2 006 , (2 39):1 � 1 4. � 3� 缪昌文,冉千平,洪锦祥, 等. 聚羧酸系高性能减水剂的 研究现 状及发 展趋势� J� . 中 国材料 进展,2 009,2 8(1 1 ) : 36 � 44. � 4�冉千平,游有 鲲.大减水 高保坍 羧酸系高 效减水 剂的 试验研究� J� .混凝土,2 002 ,(9):38� 39. � 5�刘治猛,蒋欣,刘煜平,等.一类聚羧酸高性能减水剂的 设计 合成 与应用� J� .高分 子材料 科学 与工程, 2 009, 2 5(8) : 94� 98. � 6 � 刘俊元�郝 廷宇�涂
34、玉 波, 等.一种 聚羧酸高效减水剂的 合成及其减水机理研究� J� .化学建材,2 009,2 5(4) : 38� 39. � 7�覃 维祖.活 性粉 末 混凝 土的 研究� J� .石油 工程 建 设, 2 002 ,2 8(3):1 � 4. 表 3S H P在 RPC 混凝土中应用 水泥粉煤灰矿粉砂水水胶比 外加剂 坍落度 / � � 抗压强度/M P� 种类掺量7 �2 8 � 6 003001 001 2 001 700.1 7 PC1 PC1 S H P 0. 1 6 % 0. 2 0% 0. 1 6 % 3.0 4.0 2 3. 0 1 2 2 1 1 5 1 47 1 30 1 2 0 1 58 1 02 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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