聚羧酸减水剂复配试验研究

聚羧酸减水剂复配试验研究

袁文蓉

安徽省路港工程有限责任公司安徽省合肥市230001

摘要：聚羧酸系高性能减水剂是继木钙为代表的普通减水剂和以萘系为代表的高效减水剂之后发展起来的第三代高性能减水剂，是目前世界上最前沿、科技含量最高、应用前景最好、综合性能最优的一种高效减水剂。本研究对聚羧酸系高效减水剂与萘系、氨基磺酸盐系、木钠系及脂肪族系等高效减水剂的复配试验，寻求其相互间的复配规律。

关键词：聚羧酸减水剂；复配；试验

聚羧酸减水剂是一种新型的高性能减水剂，它掺量低、减水率高、增强效果显著、坍落度经时损失低，对凝结时间影响较小。我们都了解像传统的减水剂，如木质素磺酸盐减水剂、萘系减水剂、脂肪族系减水剂以及氨基磺酸盐系减水剂等，完全可以相互复合掺加使用，以满足不同工程的特殊配制要求，或获得更好的经济性。

一、聚羧酸减水剂复配性能试验研究

通过聚羧酸系高效减水剂与萘系、木钠系、氨基磺酸盐系及脂肪族系高效减水剂按不同比例两两复合，研究不同比例配合对水泥净浆流动度的影响。净浆流动度试验采用配合比为水80g，水泥300g，为了便于比较，单独使用每种减水剂时，本试验对水泥净浆流动度的影响采用一致标准，从而选择了不同浓度的减水剂掺量均为水泥质量的2%。

1、聚羧酸减水剂与氨基磺酸盐减水剂复配试验。采用10%聚羧酸减水剂与20%氨基磺酸盐减水剂复配试验。

聚羧酸减水剂与氨基磺酸盐复配时，随着氨基磺酸盐减水剂掺量的增加净浆流动度总体呈现出先降低后增加的趋势，在氨基磺酸盐减水剂掺量是40%时净浆流动度降低达到最小值100mm，之后随着氨基磺酸盐减水剂掺量的增加净浆流动度逐渐增大。当氨基磺酸盐减水剂掺量是10%时，净浆流动度为165mm，明显比单独使用聚羧酸减水剂的效果要差很多，这是因为氨基磺酸盐减水剂的掺入，减水剂会吸附在水泥颗粒表面，与聚羧酸减水剂存在竞争吸附，导致复合减水剂减水效果降低。当氨基磺酸盐减水剂掺量增加到40%时，两种减水剂竞争吸附作用最为激烈，所以复配效果最差。之后随着氨基磺酸盐减水剂的增加，两种减水剂会产生叠加的作用效果，会使复配后的减水能力逐渐加强，且另一方面聚羧酸减水剂对水泥颗粒的吸附争夺作用明显不如氨基磺酸盐减水剂，所以随着氨基磺酸盐减水剂比例的增加，净浆流动度会逐渐升高。这实际上就是聚羧酸减水剂根本就没起效果，而只是氨基磺酸盐减水剂在起作用。与此同时水泥颗粒吸附减水剂所形成的空间位阻效应并未削弱很多，所以在一定范围内掺加氨基磺酸盐会使整体减水效果提高。

2、聚羧酸减水剂与萘系减水剂复配试验。10%聚羧酸减水剂与30%萘系减水剂复配试验。

当聚羧酸减水剂与萘系减水剂复配时，萘系与聚羧酸减水剂复配效果不是很好。单独使用聚羧酸减水剂时，净浆流动度是215mm，当萘系减水剂掺量为10%时，净浆流动度是155mm，净浆流动度大幅度降低，掺加少量萘系减水剂就大幅度影响减水效果。这是因为当掺加萘系减水剂时，萘系减水剂分子吸附在水泥颗粒表面，很大程度上阻碍了聚羧酸减水剂的作用效果，究其原因，可能是由于两种减水剂的分子结构差异较大，在水泥颗粒表面的吸附形式不同，萘系直链分子的侧链部分阻止了聚羧酸减水剂对水泥颗粒的吸附。在萘系减水剂掺量为30%时，表现最为明显，在整个复配过程中流动效果最低，此时二者的复配效果最差。当萘系减水剂掺量超过30%时，净浆流动度开始逐渐增加，复配后减水效果逐渐变好。由于两种减水剂复合后产生叠加效应，使减水效果增强，也可能由于两种减水剂的分子之间产生了团聚而降低了分散效果，但这种团聚分子吸附在水泥颗粒表面又使得其体系的稳定性得以保持，所以减水效果会逐渐改善。从以上试验可以得出结论，在复合减水剂中，随着萘系减水剂所占比例的提高，减水剂的净浆流动性能力先明显降低后逐渐增强，但是上面的试验只是针对了水泥净浆，尚不足以说明此种复合后的减水剂在混凝土中的使用效果。

3、聚羧酸减水剂与木钠减水剂复配试验。10%聚羧酸减水剂与30%木钠减水剂复配试验。

聚羧酸减水剂与木钠减水剂复配时，随着木钠减水剂掺量的增加，复配后减水能力先明显下降后急剧升高再逐渐下降。单独使用聚羧酸减水剂明显比单独使用木钠减水剂效果好，单独掺加木钠减水剂时，净浆流动度达到最低105mm，说明木钠减水剂减水效果不是很好。当木钠减水剂掺量为10%时，净浆流动度明显降低，因为木钠减水剂减水效果本身不好，这主要是因为木钠的加入会对聚羧酸减水剂产生类似于氨基磺酸盐和萘系减水剂的效果，所以导致净浆流动度急剧降低。但是随着木钠掺量的增加，由于两种减水剂的叠加作用逐渐得以体现，净浆流动度又有所改善。如当木钠减水剂掺加量为20%时，净浆流动度为205mm。之后随着木钠减水剂掺量的增加，木钠减水剂本身减水率较低，导致复配后的净浆流动度逐渐降低。虽然木钠减水剂减水效果不好，但是由于其价格比较便宜，使用起来比较经济，尤其是在低强度混凝土的使用中，就显示出了优越性。

4、聚羧酸减水剂与脂肪族减水剂复配试验。10%聚羧酸减水剂与25%脂肪族减水剂复配试验。

聚羧酸减水剂与脂肪族减水剂复配时，随着脂肪族减水剂掺量的增加，净浆流动度先降低后逐渐增加；单独使用聚羧酸减水剂时，净浆流动度是215mm，当脂肪族减水剂掺量为10%时，净浆流动度是165mm，效果明显降低，因为脂肪族减水剂的掺入，由于两种减水剂的竞争吸附作用，使复合减水剂的减水效果降低。随着脂肪族减水剂浓度的增加，水泥颗粒对减水剂吸附量也迅速增加，减水剂浓度增加到一定程度时，吸附量增加趋势变缓，直到达到极限吸附量。由于两种减水剂的叠加作用效果，当脂肪族减水剂掺量超过30%后，复合后作用效果又逐渐加强。当掺量变成60%、70%、80%、90%时，净浆流动度达到最大220mm保持不变，而且总体比其他掺量要好很多，可以说明此时的掺量应该为二者复配的最好比例，此时二者复配效果最佳。

脂肪族高效减水剂的减水分散作用机理是以静电斥力为主，兼有水化膜润滑作用，润湿作用，络合作用，空间位阻作用等几种作用相互叠加的结果，通过破坏絮凝结构释放出游离水，而使水泥粒子分散，由于两种减水剂均为阴离子表面活性剂，吸附量越大，则每克水泥吸附的负电荷数也越大，Zeta电位的绝对值也越大，从而流动度越大。总体来看，对于同种水泥而言，随着脂肪族减水剂掺量的增加，净浆流动度在一定程度上呈现增大的趋势，而且聚羧酸系与脂肪族系高效减水剂的复合效果较好，比与氨基磺酸盐系高效减水剂、木钠系减水剂、萘系高效减水剂的复合效果好，在考虑性价比的情况下能一起复合使用。可见聚羧酸减水剂与脂肪族减水剂具有很好的复配效果。

结论

（1）试验所配制的早强型聚羧酸减水剂中减水组分采用本单位研发的聚羧酸高效减水剂，由于其具有独特的梳型结构等，因而具有掺量小，减水率高的特点。在试验采用掺量下，减水率达到38%。

（2）当早强组分有机胺TEA与两种无机盐A和B三组分复掺时，早强效果最为显著。早强型聚羧酸减水剂的最优组成为：聚羧酸减水剂14%，有机胺TEA2%，无机盐A7%，无机盐B7%。早强型聚羧酸减水剂的最佳掺量为3%。

（3）试验所配制的早强型聚羧酸减水剂具有显著的早强效果，1d强度提高均在450%左右，3d强度提高大于250%，7d强度提高均在250%左右，28d强度提高均在180%左右。

参考文献：

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[2]李崇智,李永德,冯乃谦.聚羧酸系高性能减水剂的试验研究[J].化学建材,2012,18(2):30-33.

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[4]李崇智,李永德.聚羧酸系高性能减水剂的研制及其性能[J].混凝土与水泥制品,2012(2):3-6.