100 高效減水劑如何改性?作者:馬清浩 由于人們對高性能混凝土綜合要求的提高,單獨一種高效減水劑都難以實現,各種高效減水劑都有其不可避免的缺點。萘系減水劑在使用時,坍落度損失大,混凝土容易發黏;氨基磺酸系高效減水劑使用時,泌水率大的問題以及合成聚羧酸減水劑的高成本問題,使得人們從另外一個角度出發來研究高效減水劑,例如,人們采用化學改性和物理復配的方法來解決。 其中一種方法就是采用化學改性,通過表面活性劑活性基團的接枝合成和結構設計使外加劑改性。一般它的結構是在一個較長的高分子主鏈上,接上各種活性基團,如磺酸基團(—SO3R)、羧酸基團(—COOH)、羥基基團(—OH)、氨基基團(—NH2) 以及聚氧烷基烯類基團[(CH2CH2O)m—R]等。根據混凝土的性能進行減水劑分子結構設計時,這些基團必須以合適的比例出現在高分子主鏈上,而且減水劑的平均分子量,分子量分布也必須有適當的構成,這樣就從根本上解決了現在單獨一種高效減水劑存在的問題。例如,萘系坍落度損失快,氨基磺酸鹽類易泌水等。 另外就是通過物理復配達到改性。在高效減水劑中添加輔助外加劑(復配),以彌補高效減水劑性能上的缺點。由于物理復配操作簡單、效果明顯、容易實現,在實際中用得較多。到目前為止,復合型外加劑已得到廣泛的應用。復配原則為要復配的高效減水劑之間有較好的相容性,復配后必須具備“1+1>2” 的效果,即復配后所得產品的性能有所改善和提高;同時使用輔助材料的品種盡量少。復配的關鍵是主導官能團的組合。—SO3H的主導作用是高效分散產生高減水率,—COOH的主導作用是緩凝、保坍。—COOH和—SO3H可以分別與一種或多種多個極性基團,原子團中的極性原子組合在一起,從而賦予復配出來的高效減水劑新的主導作用以及一些其他功能。 一、萘系減水劑 自1962年日本花王公司首先成功研制以β-萘磺酸鹽甲醛縮合物為主要成分的萘系減水劑以來,在世界各地得到廣泛應用。近幾年,雖然相繼研制了一系列的高效減水劑,但到目前為止,萘系減水劑仍占主導地位。經調查,我國應用于現代混凝土中的高效減水劑萘系占80%,其他各種高效減水劑僅占20%。萘系減水劑作為應用量最大的、最廣泛的一種外加劑,仍存在離析、泌水、坍落度損失大,對部分水泥適應性不好等缺點,因此對其性能進行綜合研究至關重要。國內外對改進其缺點做了大量的研究工作。 (一)物理復配 萘系減水劑突出的缺點是保坍性能差,可以采用與檸檬酸、葡萄糖酸、磷酸等緩凝劑混合使用來減小坍落度損失。日本的萘系減水劑還與木質素磺酸鹽復配來保持一定的引氣性和降低混凝土坍落度損失。還可以與新型反應型高分子或水溶性聚合物復配來提高性能,改善保坍性能,拓寬其應用范圍。用萘磺酸鹽系減水劑與馬來酸和馬來酸酐的共聚物混合,提高流動性而不緩凝,早期強度高,還可以配制自密實混凝土。茚-馬來酸酐共聚物與萘系復配可以降低混凝土和砂漿坍落度損失。F.Yamato用萘系減水劑與一種水溶性聚合物復配,聚合物是環氧化合物和環氧烷烴與C≥12單醇、硫醇、或烷基酚加成物的共聚物,初始坍落度大于或等于50cm,用于自密實混凝土。 在我國多用木鈣與萘系減水劑復配,目前已有用多羧酸系反應性高分子減水劑對萘系減水劑進行改性研究的報道。劉彤等由馬來酸酐、苯乙烯、丙烯酸羥基酯等單體多元共聚合成得水溶性聚合物(SMAH),以SMAH作為與水泥具有反應活性的組分,對市售萘系減水劑進行改性,成功研制了PSL低坍落度損失緩凝高效減水劑,還可以用作優質泵送劑,受外界環境影響小。王正祥等用煉油廠的廢料C9油與馬來酸酐共聚,再磺化得到一種價格便宜的,與萘系復配能有效控制坍落度損失的高效減水劑。 (二)化學反應改性 謝亦富等用離子交換法制得季銨鹽型萘系減水劑,具有明顯的減水增強和早強功能。在與甲基纖維素復配時生成的鈣鹽比鈉鹽更大程度地提高流動性和密實性。也可與反應性高分子縮合,讓高分子中的羧基經過化學修飾處理,以憎水的酯基、酰胺基的形式存在或以成鹽、絡合、聚合等修飾手段,加入到水泥這種堿性介質中逐漸水解釋放出羧基而分散水泥粒子,從而極大改善萘系的保坍性能。羅永會等在萘系減水劑合成的中和工序時加以改進,引入一種有機堿,利用胺基上氮原子的孤對電子的特性,通過共價鍵與磺酸基結合起來,再在水泥這種強堿介質中分解出磺酸和胺,這種高效減水劑具有良好的保持流動性能。F.Yamato還用分子量在300~13000的萘磺酸甲醛縮合物與苯酚類化合物(可同時含烷基,磺酸基)和甲醛再縮聚,可以有很好的流動性和減水效果。由于石油的日益短缺,萘系減水劑的價格逐步攀升,它的應用正受到限制。 二、密胺系高效減水劑 與一般混凝土減水劑相比較,密胺樹脂系高效減水劑具有顯著的減水效果(減水率大于25%,略小于萘系減水劑),對水泥分散性能好,早強效果顯著,蒸養適應好,基本不影響混凝土凝結時間和含氣量的特點;對純鋁酸鹽水泥有很好的適應性,和其他品種外加劑相容性好,可一起使用或復配成多功能復合外加劑;也可用于石膏制品,改善石膏制品的塑性黏度;在彩色裝飾混凝土、耐熱防火混凝土、油井固井混凝土及一些特殊工程中有很好的應用前景。 是該類減水劑在混凝土中坍落度損失較快,對水泥品種適應性不是太好。另外也存在生產成本高,難以制成粉劑,庫存與運輸費用高,以及反應條件要求嚴格、質量難以控制等缺點。這些大大影響了它的大批量生產及推廣應用。人們對它的研究主要在如何提高穩定性、耐久性,降低成本和減小坍落度損失等方面。 (一)化學改性 利用部分尿素代替三聚氰胺制備出高減水率的高效減水劑,從而降低成本。陳應欽以價格低廉的兩種活性單體代替部分三聚氰胺,成功合成出新型密胺系高效減水劑,成本低,但減水率及增強都超過萘系減水劑。來關根等以醛、脲、密胺、焦亞等為主要原料,經羥甲基化、磺化、催化縮合,離子改性等反應合成出新型密胺樹脂混凝土減水劑,其性能超過日本的NP-20減水劑。J.Uchida紹以對氨基苯磺酸代替傳統的亞硫酸鹽等磺化劑來改性密胺系高效減水劑,同時與緩凝劑,如葡萄糖酸鈉、木質素磺酸鈉或六氟硅酸鎂復配可以獲得良好的流動性能和保持流動性能,既可用在使用密胺系高效減水劑較多的混凝土制品廠,也可用來制備預拌混凝土,而且在坍落度損失較快的夏季里使用,或用在攪拌溫度較高的環境里可防止坍落度損失過快。S.Pieh還介紹了除對氨基苯磺酸外還可以用1-氨基,6-萘磺酸來改性密胺系高效減水劑來提高流動性能和養護性能;用對氨基苯磺酸改性脲醛樹脂,可以做到U/M(U為尿素,M為三聚氰胺)≥1,同時尿素是不可缺少的成分,合成的高效減水劑有良好的早期強度和流動性能,同時適合于泵送混凝土和高強混凝土。F.Yamato還將萘、三聚氰胺、苯酚和苯胺的羥甲基和磺酸基衍生物與甲醛的縮合物用作高性能減水劑來配制自密實混凝土,無離析。G.Albrecht還使用三聚氰胺和水合乙醛酸縮合物來提高流動性,控制坍落度損失,增加抗壓強度。徐長征、何廷樹使用廉價的活性單體尿素取代三聚氰胺單體(取代量為17%) 制成了改性密胺樹脂高效減水劑JD;并復配氨基磺酸鹽高效減水劑HPP,可進一步改善改性密胺樹脂高效減水劑的綜合性能。 (二)物理復配 密胺系高效減水劑與苯酚磺酸鹽和甲醛的縮合物復配,具有良好的泡沫穩定性和抗凍融性。磺酸改性的密胺系高效減水劑與水溶性纖維素或酯、聚丙烯酰胺、淀粉接枝的聚丙烯酸鹽一起混合可用在水下工程,具有良好的工作性,可防止垂直墻面膜料松散。密胺系或改性密胺系高效減水劑也可以與氨基磺酸系和聚羧酸系減水劑復配,從而保持兩者的優點,即有優異的流動性能和保持流動性能,同時不緩凝,早強,含氣量適中,更可以用在自密實混凝土。 三、改性木質素磺酸鹽系高效減水劑 木質素磺酸鹽是使用最早的減水劑,早在20世紀30年代初,國外就已注意到亞硫酸紙漿及各種濃縮液能改善混凝土的流動性。由于超劑量使用木質素磺酸鹽將會導致混凝土強度降低,甚至發生混凝土在相當長時間不硬化的現象。且其對本身劑量和環境氣候均比較敏感,減水率僅在8%~10%之間,所以其用途受到一定限制。但由于價格低廉,因此木質素磺酸鹽還是使用較普遍的減水劑。 (一)化學改性 從20世紀70年代末以來,許多發達國家都開始研究木質素磺酸鹽制備高效減水劑的技術途徑,并且已經取得了顯著的成果。M.Nishida則用木質素磺酸鹽50~95份,對氨基苯磺酸2~40份,甲醛1~15份(質量比) 縮合制得一種具有良好的流動性能和減少坍落度損失的高效減水劑。張致發等人嘗試將木質素磺酸鹽與丙烯酸單體進行電化學接枝共聚,以實現木質素磺酸鹽向高效減水劑轉化,產品的表面活性有明顯改善。呂永松等人通過化學改性方法,在木質素磺酸鎂分子中引入羥甲基(羥基)和磺酸基等不同活性基團,以提高其對混凝土的減水效果,將木質素磺酸鎂轉化為高效減水劑。H.Ishitoku將水溶性鐵化合物和鋁化合物與木質素磺酸鹽反應,產品具有高表面張力和低引氣性,混凝土早期強度發展快。楊益琴等人則認為磺酸基含量過高的木質素磺酸鹽用作混凝土減水劑時,存在引氣量偏大、緩凝等問題,可通過在堿性高溫下進行部分脫磺來改善。武漢工業大學北京研究生部采用“泡沫吸附” 分離法對木質素磺酸鹽進行改性,除去分子量較小和較大的木質素磺酸鹽,剩余分散作用較強的中分子量木質素磺酸鹽,可減少引氣和緩凝作用,其摻量可提高到0.5%~0.6%,減水率達到18%。華南理工大學利用基團設計方法,通過對木質素磺酸鹽進行化學物理改性,制備出GCL1-3A高效減水劑。該減水劑可使水泥凈漿減水率達到20%,使3~28d硬化混凝土的抗壓強度提高28%~60%。混凝土摻加GCL1-3A高效減水劑后能滿足工程要求,尤其是混凝土的和易性、坍落度等工作性能好,獲得了國家授權的發明專利,其技術成果處于國內領先地位,達到國際先進水平,目前已在不少工程得到推廣應用。由于其優良的性能價格比,GCL1系列減水劑已成為目前國內廣泛使用的萘系減水劑的替代品。萬朝均研究了幾種超塑化劑(高效減水劑,其中木質素磺酸鈣有較好的作用)對水泥沉降的影響,并指出:超塑化劑具有強烈的分散作用,能使水泥漿中產生凝聚的水泥顆粒高度分散,相當于顆粒粒徑減少,沉降速度降低。李建峰等研究了木質素磺酸鹽對水泥生料漿減水劑的分散作用,水泥生料分散體系是極不穩定的體系,極易形成聚集狀態,木質素磺酸鹽能提高粒子的分散度,改善粒子的表面能,在粒子表面形成一個強電場,增加粒子間的靜電斥力,在粒子表面形成溶劑化膜,從而提高漿料的流動性和穩定性。Mollah等用Fourier變換紅外分光技術研究了木質素磺酸鈉對水泥漿體早期水化的影響。Khalil、Monosi、Col-lopardi等研究了木質素磺酸鹽對水泥水化產物組成及結構的影響。李慶春等人采用化學、復合改性方法,在木質素磺酸鹽中加入一定量改性劑后,在堿性介質及加熱條件下進行劇烈攪拌。在這種堿性熱降解過程中,甲氧基分解,醚鍵、碳碳鍵斷裂,羧基含量增大,隨后再加入一定量的助劑進行復合改性。改性后木質素磺酸鹽減水劑的摻量可提高到0.55%,減水率提高5%,混凝土的3d、7d和28d抗壓強度分別提高21.3%、16.7%和6.7%。 化學改性概括起來包括了三個方面,即:①強氧化改性木質素磺酸鹽,使木質素磺酸鹽中緩凝基團(—OH)、醚鍵(—O—)氧化成不大緩凝的羧基(—COOH),從而減小木質素磺酸鹽中緩凝作用,提高其分散作用及摻量范圍。②利用木質素磺酸鹽分子中的化學基團與甲醛、萘磺酸鹽或三聚氰胺磺酸鹽等共縮聚制備超塑化劑。③木質素磺酸鹽與其他化學物質接枝共聚以改善木質素磺酸鹽的應用性能。周建成等將木質素磺酸鹽丙/乙氧基化后制成木質素磺酸鹽衍生物,該改性物在混凝土減水劑體系中與普通木質素磺酸鹽相比,其分散性能增強,吸附力降低,凈漿流動度有了較大改善,氣泡性能也得到一定的抑制,能有效地抑制緩凝及降低引氣效果,提高其減水率。 (二)復配改性 原蘇聯在木質素磺酸鹽中加入少量改性劑(調節引氣性的試劑,如多羥基丙二醇醚、正丁醇、硅氧烷),降低了木質素磺酸鹽的引氣量,產品性能接近高效減水劑。硫酸鈉、三乙醇胺與木質素磺酸鹽復合使用,可以減少木質素磺酸鹽的緩凝作用;木質素磺酸鹽與脂肪酸聚氧乙烯酯、萘系等減水劑復配,可以提高減水效果、降低成本;TsujiA等人將木質素磺酸鹽與甲基萘磺酸鹽復配,并加入少量異丁烯馬來酸酐共聚物鋅鹽,可提高減水性能;SugiuraH等人將含茚輕油餾分與不飽和二元羧酸的共聚物添加到木質素磺酸鹽中,以提高減水效能和改善坍落度;周曉群等人將亞硫酸鹽廢液與脂肪酸聚氧乙烯酯、山梨醇聚氧乙烯脂肪酸酯等一種或多種攪拌混合,制成減水率為8%~15%的減水劑。A-Baskoca等人則認為木質素磺酸鹽的減水性能差及強烈緩凝與其化學結構和膠體性質有關,加入銨鹽可以消除上述不良效果,從而提高其性能。 將木質素磺酸鹽用作犧牲劑。即高效減水劑摻量是膠凝材用量的最佳摻量底限,再加一定量的木質素磺酸鹽以擴大對水泥的分散性,或者供水泥吸附,以使摻入的高效減水劑盡可能全部發揮作用。這樣對高效減水劑有時要摻到0.8%~1.0%才顯作用的水泥來說,“犧牲” 了木質素,保全了高效。 改性木質素磺酸鹽難以得到推廣應用的原因主要有以下三個方面:一是研究與應用脫節,改性工藝復雜,所用藥劑價格較貴,導致改性成本高,難以得到實際應用。而且改性方法往往帶有較大的盲目性,研究周期長。二是改性后木質素磺酸鹽產品的性能未能滿足工業應用的要求。三是國外對木質素磺酸鹽的改性工藝高度保密,經常以專利形式出現,帶有市場壟斷性。目前在實際應用中大多將木質素磺酸鹽與其他高效減水劑進行復配,而且高效減水劑所占比例高達60%~90%,木質素磺酸鹽的利用率極低,難以真正將木質素磺酸鹽作為一種資源加以開發利用。 四、聚羧酸系減水劑 聚羧酸系減水劑最先在日本研制成功,采用不同不飽和單體接枝共聚而成,當時稱為反應性高分子,用來控制坍落度損失,后來真正做到依據分散水泥作用機理設計了各種有效的分子結構,聚羧酸系減水劑的減水分散效果、流動性保持效果都大大提高。由于聚羧酸系減水劑具有超分散性、能防止混凝土坍落度損失而不引起明顯緩凝,低摻量下發揮高的塑化效果,流動性保持性好、水泥適應廣、分子構造上自由度大、合成技術多、高性能化的余地很大,越來越受到國內外化學外加劑工作者的重視。1995年以后聚羧酸系減水劑在日本的使用量已超過萘系減水劑。現在國外則偏重研究聚羧酸系減水劑的新拌混凝土有關性能、硬化混凝土的力學性能及工程使用技術,而我國對聚羧酸系減水劑的研究才處于起步階段,著重探索聚羧酸系減水劑的合成途徑,從材料選擇,降低成本、提高性能等方面優化工藝參數。 (一)化學改性 美國專利報道了在溶劑體系中對馬來酸酐和苯乙烯共聚物進行改性,得到性能良好的聚羧酸系超塑化劑。日本專利也報道了在溶劑體系中對馬來酸酐和石腦油的共聚物進行改性,制得高性能的聚羧酸系超塑化劑。G.Ferrari等通過改變聚羧酸與羧酸酯的比率制得一系列聚羧酸系超塑化劑,并根據產品對水泥性能的影響指出兩者合適的比率可提高聚羧酸系超塑化劑的分散效果。Shawl等將丙烯酸單體、鏈轉移劑、引發劑的混合液逐步滴加到分子量為2000的甲氧基聚乙二醇的水溶液中,60℃反應45min,在N2保護下不斷移出反應過程中的水,再加入催化劑升溫到165℃,反應1h,接枝合成了聚羧酸系超塑化劑。Takahashi等采用聚氧烷基衍生物、不飽和羧酸單體、烯基磺酸鈉單體共聚合成聚羧酸系超塑化劑,并引入硅氧基單體,具有良好的分散性能。美國的W.R.Grace通過在丙烯酸/甲基丙烯酸/含甲氧基的酯的共聚物上嫁接EO/PO鹵氮化合物合成超塑化劑,對水泥具有良好的分散性能。瑞士的Sika發明了聚酰胺丙烯酸聚乙烯乙二醇支鏈的新型聚羧酸系超塑化劑,在混凝土W/C低于0.15時,仍具有分散性能,在當前超塑化劑中是屬于超前的。 近年來,國內也開展了大量高性能聚羧酸系超塑化劑方面的合成研究。何靖等通過高分子反應法的新型合成路線,用SO3磺化的方法,對苯乙烯-馬來酸酐共聚物進行磺化,引入磺酸基團,在馬來酸酐基團上進行酯化接枝,合成出帶有聚氧乙烯醚側鏈的聚羧酸型減水劑。王友奎應用高分子設計原理,使合成的聚羧酸系超塑化劑可使新拌混凝土的坍落度1h內幾乎無損失。李崇智等以甲基丙烯磺酸鈉、2-丙烯酞胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸、不同聚氧化乙烯基(PEO) 鏈長的聚乙二醇丙烯酸醋等單體制備了改進聚羧酸系超塑化劑(MPC)。朱木瑋等將丙烯酸、甲基丙烯磺酸鈉和馬來酸酐聚乙二醇單甲醚單酯通過自由基聚合,合成了聚羧酸系超塑化劑。劉巍青在水溶液體系中以過硫酸鹽為引發劑,用馬來酸(MA),苯乙烯磺酸鈉(SSS) 和聚乙二醇(PEG) 為單體接枝共聚合成聚羧酸系超塑化劑。張忠厚等以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、對乙烯基苯磺酸鈉(P-VBS)為主要原料,以過硫酸銨為引發劑,采用水溶液聚合的方法合成了一種聚羧酸系減水劑。同濟大學王國建采用后酯化法制備聚羧酸鹽高效減水劑。陜西科技大學楊秀芳通過自制單體丙烯酸聚乙二醇單酯(PA)、丙烯基磺酸鈉(SAS) 與馬來酸酐(MA),在過硫酸鹽的引發下共聚,合成了梳型聚羧酸鹽高效減水劑。 (二)物理復配 通過與其他水溶性聚合物復配可提高其綜合性能。Y-Tanaka發現用聚羧酸系減水劑復配單體衍生物聚氧乙烯系消泡劑可以克服聚羧酸系減水劑引入的過量空氣,效果很好。改性纖維素類化合物這些增稠劑也可以起到上述作用。對于防止集料離析和緩凝,聚丙烯酸類化合物和纖維酯類化合物是兩種有效的增稠劑,前者在黏度穩定性方面遜于后者,但增稠效果好于后者,而且后者作為增稠劑時其黏度隨溫度變化大。引入長鏈的烷基化纖維酯水溶性不好,需要長時間來溶解,黏度還隨時間而變化,同溶液中金屬離子的共存性也不好。H.Yamamuro對傳統的水溶性纖維類化合物進行改性,先用C8-43烷基和羧基、磺酸基、磷酸基等部分或全部取代羥基,0.0001≤前者取代度≤0.001,(Zeisel’s method),后者取代度為0.01~2(colliodaltitration)。當與聚羧酸系減水劑混用時,可以在高離子強度下穩定存在,緩凝作用小,早期強度發展快,抗離析作用強,流動性提高大。K.Wuta介紹一種由聚乙環氧烯烴與不飽和羧酸接枝共聚后,再與胺或醇對其中的酸衍生化生成的聚羧酸系減水劑與酪蛋白復配,可以使流動性大大提高,并能保持在相當長的一段時間里。為了使聚羧酸系減水劑可以用在泵送混凝土上,傳統解決的方法有增加水泥或細集料摻量,降低拌合水,加入增稠劑。但這些方法會增加混凝土的黏度,提高泵送壓力,降低混凝土的耐久性。如果用聚乙二醇、二甘醇單丁酯、聚多糖和增稠劑與聚羧酸系減水劑復配,可以在不增加混凝土黏度的條件下,輕松泵送,保持良好的流動性和可泵性。 五、氨基磺酸系高效減水劑 氨基磺酸系高效減水劑最早是20世紀80年代末在日本得到開發和應用。國外在氨基磺酸系高效減水劑的原料選擇、合成工藝、物理復配及在混凝土中的應用方面進行了大量的研究工作。我國在20世紀90年代末才開始對氨基磺酸系高效減水劑進行研究,目前正處于起步階段。氨基磺酸系高效減水劑是以氨基芳基磺酸鹽、苯酚類和甲醛進行縮合的產物,其中苯酚類化合物,包括一元酚(如苯酚)、多元酚(如間苯二酚,對苯二酚)或烷基酚(甲酚、乙酚)、雙酚(雙酚A、雙酚S)或以上化合物的親核取代衍生物。甲醛也可以用其他醛類化合物或能產生醛類的化合物代替,如乙醛、糠醛、三聚甲醛等。 (一)化學改性 何廷樹等通過在合成過程中加入高聚物改性劑,優化其比例和濃度,合成一種新型改性氨基磺酸系高效減水劑ASL。性能測試結果表明:ASL減水劑綜合性能比傳統氨基磺酸系高效減水劑高,且成本大幅度降低。陳國新等使用不同的堿性調節劑,制備不含堿的新型氨基磺酸系高效減水劑,試驗證明,該新型減水劑與傳統氨基磺酸系減水劑相比性能接近,但能更有效地抑制堿集料反應造成的混凝土膨脹,降低堿-集料反應的潛在危害。蔣新元等利用橡膠部分取代苯酚制備了改性氨基磺酸系減水劑,改性產物的分散性能較未改性產物略有下降,但2h流動度損失增大。當摻入量為0.5%、水灰比為0.28、1h時,摻改性產物和摻未改性產物的凈漿流動度分別為240mm和252mm。楊東杰等將氨基磺酸的聚合物與木質素磺酸鹽進行接枝共聚,研制出改性氨基磺酸系高效減水劑ASM,可使生產成本降低20%,ASM的減水率達到21.9%~26.3%,高于同摻量下ASP的減水率。摻ASM的混凝土2h后坍落度損失僅為13.4%~15.9%,28d混凝土的抗壓強度均大于70MPa。華南理工大學化學工程研究所也進行了相關研究,通過試驗優化工藝參數,由對氨基苯磺酸、苯酚在水溶液中與甲醛加熱縮聚合成氨基磺酸系高效減水劑ASP,其減水率高達25.3%,2h相對流動度損失小,混凝土抗壓強度有較大的提高,同時進行了作用機理方面的探討。延邊大學史昆波等也進行了類似的工藝研究。 (二)物理復配 為了改善其性能,在氨基磺酸系高效減水劑與其他混凝土外加劑在物理復配方面也做了許多工作。Yamato用氨基苯磺酸、苯酚與甲醛的縮合物,復配0.05%甲基纖維素,使新拌混凝土具有良好的流動性和能較好地防止泌水。Kawamura用萘系減水劑和雙酚A、對氨基苯磺酸、甲醛的縮合物復配,該復配劑在混凝土中摻量為1.1%,1h基本無坍落度損失,初凝和終凝時間分別為6.5h和8.5h。Kawamura用雙酚A、對氨基苯磺酸、甲醛的縮聚物同木質素磺酸復配,在低水灰比下,可以獲得良好的流動性和增加混凝土的抗壓強度。Ishitoku用雙酚A(或雙酚S)、對氨基苯磺酸、甲醛的共聚物與雙酚A(或雙酚S)、谷氨酸、甲醛的共聚物復配,制得一種高效減水劑。因幡芳樹等用雙酚A、對氨基苯磺酸與甲醛的縮合物與硝酸鹽或亞硝酸鹽復配,摻加的混凝土具有良好的抗凍融性及早期強度。清華大學馮乃謙用對氨基苯磺酸、苯酚與甲醛反應制得氨基磺酸鹽高效減水劑AS,并與萘系減水劑進行復配,進行了水泥凈漿和混凝土試驗,結果表明氨基磺酸系高效減水劑對不同的水泥均有很好的適應性,流動度和坍落度大,且經時損失很小。某些特定情況下,摻氨基磺酸系高效減水劑的混凝土坍落度在90min內基本保持不變,而萘系及三聚氰胺系高效減水劑的坍落度損失很快,60min后已基本上不能流動。李強等通過與萘磺酸鹽甲醛縮合物及其他增強組分、抗分離組分等復配成的高性能復配高效減水劑,減水率較高,能夠滿足混凝土的工作性,對不同水泥的適應較好,適用于配制高性能混凝土及自密實混凝土。胡曉波等將PAS及增稠保水劑復配,結果表明聚醚多糖與PAS復摻后能明顯降低水泥漿的泌水率,提高其早期強度,漿體流動性較好,且流動度經時損失較小。 由于氨基磺酸系高效減水劑具有高減水率、大坍落度,能控制混凝土坍落度損失,使混凝土具有良好的工作性及耐久性,是當今最有發展前途的新型高效減水劑之一,目前國內對此類減水劑的研究日漸增多。氨基磺酸系高效減水劑目前在國內有少數廠家生產,它的生產條件容易控制,無“三廢”,屬于化工環保型產品,但生產的氨基磺酸高效減水劑尚存在不少需要解決的問題,如成本較高、易泌水等,因而使用量不多。
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