新型混凝土用抗吸附剂的合成及混凝土性能研究

2020-01-01陈集芳贺海量黄俊辉吴振军

商品混凝土 2019年12期

陈集芳，贺海量，黄俊辉，吴振军

（1. 广东六合新型建材有限公司，广东广州 511470；2. 湖南振海新材料科技有限公司，湖南长沙410000；3. 湖南大学化学化工学院，湖南长沙 410082）

0 前言

聚羧酸减水剂作为新一代高性能减水剂，因其掺量低、减水率高、新拌混凝土流动性及保坍性好、低收缩、环境友好等一系列突出性能，已经广泛应用于市政、铁路、公路、港口、桥梁、水电等领域[1,2]。但是，随着国家对环保工作的高度重视，对环保检查力度的不断加强，特别是对骨料的专项检查，用于混凝土的骨料相当紧缺，骨料及粉料的质量波动也越来越大，很多地方的砂供应非常紧张，受材料条件的限制，各地的砂石资源逐步短缺和恶化。而聚羧酸减水剂在黏土矿物或者多孔性结构的材料中具有很强的吸附趋向，对骨料含泥或含粉量有极高的敏感度，这给混凝土运输、工作状态以及强度等带来很大影响。当混凝土体系中的含泥或者含粉量较高时，聚羧酸减水剂表现出减水率不足、坍落度损失大等现象。因此，如何解决聚羧酸减水剂对砂石含泥量敏感的问题，已成为外加剂行业亟待解决的一个热点问题。

对于泥土影响聚羧酸减水剂的原因，德国慕尼黑工业大学教授 Plank[3]认为泥土对聚羧酸减水剂也具有吸附作用，且吸附能力强于水泥颗粒对聚羧酸分子的吸附，这种竞争吸附减少了用于分散水泥的聚羧酸分子数量，进而降低聚羧酸减水剂的分散效率，引起性能损失。

本文通过分子结构的设计，合成了一种混凝土用抗吸附剂，并探讨了该混凝土用抗吸附剂在不同含泥量不同石粉含量骨料下的抗吸附性能，以及在混凝土中的应用性能。

1 试验

1.1 试验原料与仪器

单体 A；分析纯；单体 B，分析纯；引发剂，分析纯；链转移剂，分析纯；还原剂，分析纯；碱液；去离子水。

水泥，P·O42.5R 级水泥，海螺水泥股份有限公司英德水泥厂。粉煤灰：台山发电厂。矿粉 S95，首钢矿粉。细骨料：河砂1，细度模数2.6，含泥量5.9%；河砂2，细度模数2.7，含泥量2%；石场环保回收石粉，细度模数3.2，含泥量6.9%；环保回收磨细骨料，细度模数3.0，含泥量7.3%。粗骨料，广西石灰石，5～31.5mm 连续级配，含泥量3%。聚羧酸减水剂，广东六合新型建材有限公司（LH-6BN），减水率达20% 以上。混凝土用抗吸附剂，广东六合新型建材有限公司。

JJ-1电动搅拌器；HL-2B 恒流泵；DK-98-Ⅱ 水浴锅，电子天平；四口烧瓶；NJ-160水泥净浆搅拌机；实验室混凝土搅拌机；压力试验机。

1.2 合成工艺

在带有搅拌器和温度计的四口烧瓶中加入一定量的去离子水和单体 B，水浴加热烧瓶，待升温至一定温度且单体 B 完全溶解后，加入引发剂搅拌，然后开始用恒流泵控制流速并滴加单体 A，同时另外滴加还原剂和链转移剂的混合溶液，两种溶液均恒定在一定的时间之内滴加完毕，然后继续搅拌保温2h。反应结束后，加入液碱，调节 pH 值至7±1，即得混凝土用抗吸附剂LH-96S。

1.3 水泥砂浆流动度测试

水泥砂浆流动度参照 GB/T8077—2012《混凝土外加剂均质性试验方法》中的水泥砂浆流动度的相关标准进行测试，以不同的吸附型细骨料代替标准砂，水灰比为0.5，减水剂掺量为2.0%（10% 固含量聚羧酸减水剂）。

1.4 混凝土测试

混凝土性能测定按照GB/T8076—2008《混凝土外加剂》、GB50119《混凝土外加剂应用技术规范》、GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能测试方法标准》及 JC473—2001《混凝土泵送剂》进行实验。

2 检测结果与讨论

（1）混凝土用抗吸附剂，在不同吸附性细骨料中，对聚羧酸减水剂水泥砂浆分散性的影响。

聚羧酸减水剂在遇到吸附性材料时，减水剂的适应性变得非常差，非常敏感，本文主要研究了不同细骨料代替标准砂的情况下，混凝土用抗吸附剂对减水剂适应性的影响，细骨料分别选用石场环保回收石粉、环保回收磨细骨料、河砂1和标准砂。试验结果如表1。

表1 水泥砂浆流动度

由表1可以看出，在使用吸附型骨料时，减水剂的分散性影响非常大。如表中所示，在使用标准砂进行砂浆分散性试验时，砂浆流动性好，且流动度经时损失小，说明使用的减水剂没有问题，在使用了混凝土用抗吸附剂后，对标准砂的砂浆流动度影响不大，说明混凝土用抗吸附剂不会影响正常材料的砂浆性能。

在使用河砂1时，由于河砂1中的含泥量较大，含泥量对减水剂的吸附性大，而石场回收石粉和回收磨细石粉，除了含泥量对减水剂的吸附，回收材料的多孔性特征，使得回收骨料的吸附性更强，砂浆流动的表现更不理想，三种吸附性材料再加入了混凝土用抗吸附剂后，砂浆流动度和适应性得到明显改善。

（2）混凝土用抗吸附剂，对使用不同吸附性细骨料混凝土的影响。

聚羧酸减水剂在实际使用的过程中，因使用细骨料中含泥、含粉以及多孔结构的情况下，对减水剂的吸附非常严重，甚至出现无论多少掺量都无法使混凝土“打开”，混凝土没有流动性和施工性。新型混凝土用抗吸附剂的最大特点就是针对此类情况，在混凝土生产的过程中，解决聚羧酸减水剂被吸附的情况，提高减水剂的适应性和出厂混凝土的质量稳定性。本文主要研究了不同吸附性材料下，混凝土的变化，试验中用 C30混凝土，混凝土的配合比如表2。

表2 C30混凝土配合比 kg/m3

选用三种不同程度吸附的细骨料，验证抗混凝土用抗吸附剂对混凝土工作性能的改善程度，以及后期混凝土强度影响表现，细骨料为石场环保回收石粉、河砂1、河砂2和环保回收磨细石粉，混凝土性能如表3。

表3 不同吸附细骨料，使用混凝土用抗吸附剂在混凝土中性能表现

从表3可以看出，在混凝土骨料含泥量较高吸附性较强的情况下，使用了新型混凝土用抗吸附剂的混凝土，具有明显良好的适应性和保持性，且混凝土用抗吸附剂对混凝土的强度不仅没有影响，而且对混凝土的强度增长有一定的积极作用。另外，四种不同骨料，使用混凝土用抗吸附剂配制的混凝土粘聚性、和易性均较未添加混凝土用抗吸附剂的好，大大改善了环保回收材料的混凝土施工性能，效果非常明显。