聚羧酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究

1、聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究鑒定材料河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司二0年十月聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究鑒定技術(shù)資料目錄編號(hào)資料名稱份數(shù)1 鑒定大綱12 工作報(bào)告13 技術(shù)報(bào)告14 經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析15 應(yīng)用情況16 主要完成人1聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究鑒定大綱河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司二0年十月鑒定大綱“聚竣酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究”是河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司的研究課題，課題組已完成了研究內(nèi)容，現(xiàn)提交全部鑒定資料。請(qǐng)集團(tuán)公司專家，對(duì)該課題成果進(jìn)行鑒定。一鑒定依據(jù)國家有關(guān)專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。二鑒定具備的條件混凝土分公司已完成了該課題的研究，具備鑒定條件。三鑒定目的針

2、對(duì)目前使用外加劑廠家提供聚竣酸外加劑成本高、產(chǎn)品對(duì)混凝土的影響性能調(diào)整慢等特點(diǎn)，混凝土公司為進(jìn)一步降低成本、及時(shí)為顧客提供滿意產(chǎn)品，特對(duì)聚竣酸減水劑進(jìn)行復(fù)配研究。四鑒定內(nèi)容1審查提交鑒定的技術(shù)資料是否齊全完整，是否符合鑒定的要求；2項(xiàng)目研究的價(jià)值；2存在的問題及改進(jìn)意見。五鑒定程序1通過鑒定大綱；2成立鑒定委員會(huì)；3由主任委員主持鑒定評(píng)議；4鑒定結(jié)束。聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究工作報(bào)告河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司二0年十月聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究工作報(bào)告一、項(xiàng)目研究進(jìn)展基本情況本項(xiàng)目起止時(shí)間為2011年3月-2011年10月，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉永奎，主研人姚雪濤、姚志玉、劉丁宇。二、選

3、題立項(xiàng)的背景及其目的、意義聚竣酸系高效減水劑1981年日本首先研制，1986年進(jìn)入市場(chǎng)。目前仍以日本研究較快。主要生產(chǎn)廠商有日本的花王、美國的MASTE公司、GRACE公司，意大利的MADI公司、瑞士SIKA公司等。在日本，聚竣酸系高性能減水劑的生產(chǎn)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，經(jīng)常應(yīng)用在高層建筑領(lǐng)域。而我國聚竣酸系高性能減水劑發(fā)展較慢，聚竣酸減水劑的使用量不到普通減水劑總用量的2%,隨著時(shí)間推移，它在工程中的應(yīng)用正逐漸增加。目前建筑施工中使用最多的是蔡系高效減水劑，由于其減水率不高、混凝土坍落度損失較快，并且含有對(duì)環(huán)境有污染的甲醛，其局限性將會(huì)越來越突出。聚竣酸系高性能減水劑在較低的摻量下，就可以改善水

4、泥顆粒的分散性，提高混凝土的和易性，提高混凝土強(qiáng)度，在建筑行業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。目前我國在該領(lǐng)域的研究尚處于初級(jí)階段，離工業(yè)化應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離；且存在一些不足，包括生產(chǎn)工藝有待簡化，原料成本高等，導(dǎo)致制備的聚竣酸減水劑市場(chǎng)價(jià)格偏高，增加混凝土企業(yè)生產(chǎn)成本，不利于推廣使用。本論文期望通過采用最常用的自由基聚合物，用水做溶劑，通過添加一定量的緩凝、保坍、引氣等組份獲得高性能聚竣酸減水劑，期望該減水劑能夠擁有較高的性能，同時(shí)不引起明顯的緩凝，在混凝土施工中引氣量較低，不會(huì)影響混凝士強(qiáng)度；同時(shí)期望該減水劑性價(jià)比高于市售減水劑，能夠取代市售聚竣酸減水劑，降低硅的生產(chǎn)成本。論文的研究內(nèi)容包括：選擇合適

5、的單體種類、質(zhì)量比、最佳摻量等；通過水泥砂漿減水率，混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)損失，混凝土抗壓強(qiáng)度等項(xiàng)目的測(cè)定結(jié)果找出最佳的復(fù)配組份，我們將本課題復(fù)配的聚竣酸高性能減水劑與市售的聚竣酸系減水劑進(jìn)行性能比較。聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究技術(shù)報(bào)告河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司二0年十月聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究技術(shù)報(bào)告一、試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)儀器本論文中聚竣酸高性能減水劑的復(fù)配主要是以聚乙二醇單醴甲基丙烯酸酯(MPEGMA)、葡萄糖酸鈉(C6HiiO7Na)、竣酸基類單體等為主要原料，采用溶液復(fù)配的方法，目標(biāo)是復(fù)配性能優(yōu)良，工藝簡單，適宜現(xiàn)代建筑施工使用要求的產(chǎn)品。本文復(fù)配了一系列減水劑，并通過水泥砂

6、漿減水率，坍落度及經(jīng)時(shí)損失，混凝土抗壓強(qiáng)度等測(cè)試對(duì)制品進(jìn)行了測(cè)試和表征。1.1主要實(shí)驗(yàn)儀器表1.1主要實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備型號(hào)水泥膠砂攪拌機(jī)JJ-5無錫電子天平FA2003A天津水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定儀NDL-3泊頭混凝土攪拌機(jī)HJW-60天津壓力試驗(yàn)機(jī)TYE-2000B無錫1.2主要原材料表2.2主要實(shí)驗(yàn)原材料原料名稱規(guī)格rMMPEGMA工業(yè)級(jí)上海葡錮糖酸鈉(C6H11O7Na)分析純廣州檸檬酸(C6H8。7)分析純廣州檸檬酸鈉(C6H5O7Na3)分析純廣州三聚鼠胺(C3H6N6)分析純廣州基準(zhǔn)水泥BDS-11北京水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)砂標(biāo)準(zhǔn)砂、試驗(yàn)研究方法2.1 水泥膠砂減水率的測(cè)定:按GB/T8077-20

7、00混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法中第十三章“水泥砂漿工作性”對(duì)水泥膠砂進(jìn)行測(cè)試，所用器具應(yīng)符合GB/T2419-2005水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法中第四章的規(guī)定。按下式計(jì)算砂漿減水率：砂漿減水率()=(M0-M1)/M0*100%(2.1)公式(2.1)中，M0為基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度為180石mm時(shí)的用水量(ml),Mi為摻外加劑的砂漿流動(dòng)度為1805mm時(shí)的用水量(ml)。本試驗(yàn)是先測(cè)定特定水泥砂漿達(dá)到基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度的用水量M0,再測(cè)定摻加一定量外加劑的砂漿達(dá)到基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度時(shí)的用水量M1,以水泥砂漿減水率表示其工作性。2.2 混凝土試驗(yàn)：選用自制復(fù)配的聚竣酸減水劑和市場(chǎng)上流行的聚竣酸減水劑品種配制混凝

8、土，混凝土配合比按照J(rèn)GJ55-2000普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并符合GB8076-2008混凝土外加劑的相關(guān)要求，測(cè)試混凝土的坍落度及經(jīng)時(shí)損失和3d、7d、28d的抗壓強(qiáng)度，對(duì)所復(fù)配的聚竣酸減水劑的性能進(jìn)行比較。三、聚竣酸減水劑的性能試驗(yàn)研究聚竣酸高性能減水劑的分子結(jié)構(gòu)呈梳型，在主鏈上帶有較多的活性基團(tuán)并且極性較強(qiáng)。各基團(tuán)對(duì)水泥的作用是不相同的，如磺酸基的分散性好；竣酸基除有較好的分散性外，它還有緩凝效果；羥基不僅具有緩凝作用，還能起到浸透潤濕的作用；聚氧烷基類基團(tuán)具有保持流動(dòng)性的作用。本文通過對(duì)聚竣酸減水劑的復(fù)配，對(duì)復(fù)配的多種聚竣酸減水劑進(jìn)行相應(yīng)的性能測(cè)試，通過測(cè)試結(jié)果反饋聚竣酸

9、減水劑的復(fù)配過程，進(jìn)而選擇合適的原材料、配方等合成工藝條件，并對(duì)實(shí)際配方進(jìn)行成本核算。聚竣酸減水劑的主要原料包括一些不飽和酸，譬如丙烯酸、馬來酸酊、甲基丙烯酸等竣酸，聚氧烯基姓:、醇、醴等帶有烯基物質(zhì)，聚乙烯磺酸鹽或酯、甲基丙烯酸鹽、酯，丙烯酰胺等等。本論文中聚竣酸高效減水劑的復(fù)配主要是以水為溶劑，聚乙二醇單醴甲基丙烯酸酯(MPEGMA)、葡萄糖酸鈉(C6H11O7Na)、竣酸基類單體等為主要原料。3.1 單體種類的選擇3.1.1 減水劑樣品配方選取檸IK酸（C6H8O7）、檸檬酸鈉（C6H5O7Na3）、三聚鼠胺（C3H6N6）為引入極性基團(tuán)的單體，在相同質(zhì)量比的情況下，與MPEGMA、C6

10、HiiO7Na復(fù)合聚竣酸減水劑。表3.1減水劑樣品配方一覽1#MPEGMA+C6H11O7Na+C6H8。72#MPEGMA+C6H11O7Na+C6H5O7Na33#MPEGMA+C6H11O7Na+C3H6N64#市售聚竣酸3.1.2 測(cè)試結(jié)果與結(jié)論水泥膠砂減水率表3.2水泥膠砂減水率樣品達(dá)到180i5mm時(shí)的用水量（ml）減水率（%）基準(zhǔn)（空白樣）21001#(CX1.8%)15227.62#(CX1.8%)15028.63#(CX1.8%)16421.94#(C2.2%)16023.8由上表可以看出，不添加減水劑的樣品，能夠達(dá)到基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度時(shí)的用水量為210ml,而添加了減水劑的試樣

11、，均具有減水效果，減水率分別從21%-29%不等，以三聚鼠胺制備的減水劑減水效果最差，減水率僅為21.9%,而以檸檬酸鈉制備的減水劑達(dá)到基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度時(shí)的用水量最少，為150ml,減水率達(dá)到28.6%,其效果優(yōu)于其它各類單體復(fù)配而成的減水劑，而市售的聚竣酸系減水劑在1.8%參量時(shí)無明顯效果，增加摻量至2.2%寸，減水率為23.8%。通過水泥膠砂流動(dòng)度用水量可以看出，用檸檬酸鈉作為原料，與葡萄糖酸鈉、MPEGMA制備的減水劑在減水效果上最佳?；炷撂涠燃敖?jīng)時(shí)變化混凝土坍落度是表征混凝土和易性和流動(dòng)性的重要指標(biāo)，流動(dòng)性是混凝土在自重或者機(jī)械振搗力的作用下，能產(chǎn)生均勻密實(shí)地充滿模具的性能?；炷撂?/p>

12、落度越大，表明減水劑與水泥顆粒作用效果越明顯，減水劑對(duì)混凝土的流動(dòng)性改善越佳。表3.3不同單體制備減水劑編號(hào)一覽1#檸檬酸鈉（摻量CX1.8%）2#檸檬酸（摻量CX1.8%）3#三聚氟胺（摻量CX1.8%）4#市售聚竣酸（摻量CX2.2%）復(fù)配的不同聚竣酸減水劑如表3.3所示。其中減水劑的摻量有所不同：本又復(fù)配的聚竣酸減水劑摻量均為1.8%,由于市售的聚竣酸減水劑正常使用摻量普遍較高，在1.8%的低摻量下對(duì)水泥效果不理想，所以在試驗(yàn)中需增大摻量。對(duì)復(fù)配的聚竣酸減水劑以及市售聚竣酸減水劑進(jìn)行混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)損失等方面的性能測(cè)試。結(jié)果如圖3.1所示：圖3.1混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)變化QQ0100Q5

13、31975222111m方度落坍1#2#3#f-4#0h1h2h時(shí)間/h220mm,但前由圖3.1可以看出，市售聚竣酸減水劑的坍落度雖然可以達(dá)到提是在較大的摻量下才能對(duì)水泥起到一定的塑性和流動(dòng)效果，并在2h后經(jīng)時(shí)損失超過20%,效果不是很理想；3#«水劑的效果同樣不太理想；1#、2#減水劑的混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)損失都優(yōu)于市售聚竣酸減水劑。3.1.3小結(jié)經(jīng)過一系列測(cè)試，發(fā)現(xiàn)采用檸檬酸基單體復(fù)配聚竣酸減水劑時(shí)要優(yōu)于三聚鼠胺，同時(shí)考慮到檸檬酸鈉相對(duì)于檸檬酸的成本要低，所以優(yōu)先選用檸檬酸鈉復(fù)配聚竣酸減水劑。3.2 單體配比對(duì)復(fù)配減水劑性能的影響3.2.1 減水劑樣品配方通過調(diào)整葡萄糖酸鈉與檸檬

14、酸鈉的比例，進(jìn)行一系列合成與性能測(cè)試，以求獲得最佳效果的減水劑。表3.4不同質(zhì)量比單體制備減水劑編號(hào)一覽編號(hào)n（MPEGMA）:n（C6HiiO7Na）:n（C6H5O7Na3）1#（摻量CX1.8%）50:3:52#（摻量CX1.8%）50:4:53#（摻量CX1.8%）50:5:54#（摻量CX1.8%）50:4:45#（摻量CX1.8%）50:5:33.2.2 測(cè)試結(jié)果與結(jié)論水泥膠砂減水率由表3.5可以看出，空白試樣達(dá)到基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度時(shí)的用水量為210ml,在添加了聚竣酸減水劑之后，各個(gè)試樣達(dá)到基準(zhǔn)砂漿流動(dòng)度的用水量都有較大幅度的降低；投料比為50:5:3的試樣效果最好，減水率達(dá)到25.

15、5%,投料比為50:4:4的試樣效果次之；即：當(dāng)投料比為n（MPEGMA）:n（C6H11O7Na）:n（C6H5O7Na3）=50:5:3時(shí)，減水劑獲得最佳的減水效果。表3.5水泥膠砂減水率樣品達(dá)到180i5mm時(shí)的用水量（ml）減水率（%）基準(zhǔn)（空白樣）21001#15222.52#15421.53#15023.64#14824.55#14625.5混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)變化圖3.2混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)變化mm/度落坍時(shí)間/h由圖3.2可以看出，1#、2#減水劑的初始坍落度能到220mmU:,但是2h后坍落度損失接近20%3#、4#減水劑的效果略好一些，2h后坍落度損失在10流右；5#減水劑的混

16、凝土坍落度及流動(dòng)性效果最好。混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)復(fù)配的聚竣酸減水劑與市售聚竣酸減水劑做混凝土抗壓強(qiáng)度比較，混凝土配合比按照J(rèn)GJ55-2000普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并符合GB8076-2008混凝土外加劑的相關(guān)要求，如下：由表3.6可以看出，摻加減水劑后，混凝土的抗壓強(qiáng)度都有不同程度的提高，本文復(fù)配的聚竣酸減水劑在1.8%摻量下，減水效果明顯，能較大幅度提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，其中5#»水劑的效果最為明顯。而市售聚竣酸減水劑在相同摻量的情況下，無法達(dá)到混凝土所需的流動(dòng)性要求；市售聚竣酸減水劑在增大摻量的情況下，無論是在減水效果、抗壓強(qiáng)度等方面仍舊遜于本文所復(fù)配的聚竣酸減水表3.

17、6混凝土抗壓強(qiáng)度減水劑減水率混凝土抗壓強(qiáng)度3d7d28d基準(zhǔn)(空白)015.621.829.4市售聚竣酸(CX2.2%)23.8%25.432.540.23#(50:5:5)(CX1.8%)23.6%24.633.142.74#(50:4:4)(CX1.8%)24.5%27.535.445.25#(50:5:3)CX1.8%25.5%28.740.447.1由表3.6可以看出，摻加減水劑后，混凝土的抗壓強(qiáng)度都有不同程度的提高,本文復(fù)配的聚竣酸減水劑在1.8%摻量下，減水效果明顯，能較大幅度提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，其中5#«水劑的效果最為明顯。而市售聚竣酸減水劑在相同摻量的情況下，無法達(dá)

18、到混凝土所需的流動(dòng)性要求；市售減水劑在增大摻量的情況下，無論是在減水效果、抗壓強(qiáng)度等方面仍舊遜于本文所復(fù)配的聚竣酸減水劑。3.2.3 小結(jié)經(jīng)過水泥砂漿減水率、坍落度及經(jīng)時(shí)損失、混凝土抗壓強(qiáng)度等一系列測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在投料比為n(MPEGMA):n(C6HiiO7Na):n(C6H5O7Na3)=50:5:3時(shí)，減水劑獲得最佳效果。3.3 減水劑摻量對(duì)減水率的影響外加劑的摻量對(duì)于水泥水化過程有著極大的影響，性能優(yōu)良的減水劑可以在較低的摻量下滿足水泥的流動(dòng)性和塑性要求，是表征減水劑是否高性能的關(guān)鍵因素之一，同時(shí)可以節(jié)約建筑成本。不同摻量的減水劑對(duì)應(yīng)減水率如表3.7所示：表3.7不同摻量的減水劑對(duì)減水效率

19、的影響am減水劑種類1.5%1.8%2.0%2.2%市售聚竣酸11.018.421.623.85#(50:5:3)17.225.531.031.0由表3.7可以看出，隨著減水劑摻量的增加，減水率呈遞增趨勢(shì)；對(duì)于市售的聚竣酸減水劑，摻量在1.5%以下亦無明顯的減水效果，當(dāng)摻量持續(xù)增大，減水效果上升。對(duì)于本試驗(yàn)復(fù)配的聚竣酸高性能減水劑，在1.8%的摻量下減水率達(dá)到25.5%,隨著摻量上升，減水率上升，但上升趨勢(shì)漸緩，同時(shí)當(dāng)減水率達(dá)到一定值后，繼續(xù)增大減水劑摻量，減水率不再上升。這是由于水泥在拌合、水化過程中所需的用水量存在絕對(duì)值，減水劑的作用機(jī)理只是釋放水泥顆粒之間被包裹的游離水，故繼續(xù)增大摻量無

20、法提升減水率。四、結(jié)論4.1 本文以聚乙二醇單醴甲基丙烯酸酯為主要原料，與葡萄糖酸鈉，檸檬酸鈉單體為原料進(jìn)行復(fù)配聚竣酸系減水劑。4.2 通過對(duì)復(fù)配不同的減水劑進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)檸檬酸鈉類減水劑效果優(yōu)于對(duì)檸檬酸、三聚鼠胺等制備的減水劑；研究了投料比對(duì)水泥砂漿減水率、混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)損失等性能的影響，得到了最佳的配方。試驗(yàn)所得聚竣酸高性能減水劑的質(zhì)量比為：n(MPEGMA):n(C6HiiO7Na):n(C6H5O7Na3)=50:5:3時(shí)，復(fù)配的聚竣酸高性能減水劑效果最佳。4.3 本文研究了聚竣酸高性能減水劑對(duì)于水泥砂漿減水率、混凝土坍落度及經(jīng)時(shí)變化、混凝土抗壓強(qiáng)度等性能的影響，結(jié)果表明：本文復(fù)配

21、的聚竣酸高性能減水劑在1.8%的摻量下，減水率可達(dá)到25.5%,混凝土坍落度達(dá)到250mm,并且2h后的坍落度損失小于5%,28d抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)160%。4.4 自行復(fù)配的聚竣酸高性能減水劑的最大優(yōu)點(diǎn)，是可以隨著氣溫的變化隨時(shí)調(diào)整外加劑配方，及時(shí)調(diào)整外加劑的緩凝、保坍、引氣等組分，不受外加劑廠家的調(diào)整局限，最大程度的滿足工程施工需求，為用戶及時(shí)提供滿意的產(chǎn)品。聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析河北建設(shè)集團(tuán)有限公司混凝土分公司二0年十月聚痰酸高性能減水劑復(fù)配試驗(yàn)研究經(jīng)濟(jì)效益分析報(bào)告1、以如下配方作為基準(zhǔn)進(jìn)行成本核算：n(MPEGMA):n(C6HiiO7Na):n(C6H5O7Na3)

22、=50:5:3,復(fù)配的聚竣酸外加劑減水率約29%本試驗(yàn)采用的原料價(jià)格如下：聚乙二醇單醴甲基丙烯酸酯(MPEGMA)9000元/T葡萄糖酸鈉(C6HiiO7Na)6500元/T檸檬酸鈉(C6H5O7Na3)7500元/T核算：(8500*50+6200*5+7200*3)/(50+5+3)/0.29=2525即：平均每噸該類聚竣酸減水劑的原料成本為2525元，復(fù)配外加劑的生產(chǎn)運(yùn)輸成本約為150元/T,則該聚竣酸減水劑每噸成本約為2675元/T。2、以c30配合比的膠材用量作基準(zhǔn)，進(jìn)行成本核算：P042.5水泥其現(xiàn)有市價(jià)為420元/噸，市售聚竣酸減水劑價(jià)格：(摻量2.2%):2400t£/噸我公司C3(ffi合比水泥月$材用量為420Kg/M,折算單方混凝土差價(jià)、減水劑種類項(xiàng)目市售聚竣酸(CX2.2%)5#(50:5:3)(CX1.8%)外加劑用量(Kg/m3)9.247.56外加劑成本(兀)22.17620.223外加劑差價(jià)(元)22,176-20.223=1,953即以C30昆凝土為基準(zhǔn)進(jìn)行成本計(jì)算，使用本試驗(yàn)的聚竣酸高性能減水劑與市售聚竣酸外加