论文部分内容阅读
【摘 要】探讨了 HPEG、MBA交联剂、丙烯酸在氧化还原引发及调节剂体系下的常温反应合成工藝，从调节剂与聚羧酸高性能减水剂相容性、对水泥浆体及混凝土性能的影响、离析泌水后的混凝土调整进行了测试研究 。
【关键词】和易性调节剂;常温合成;保水增稠;抑制泌水;离析调整 。
引言
目前 聚羧酸高性能减水剂在混凝土外加剂领域中已占了主导地位，但在应用方面仍存在着对掺量及用水量敏感的问题，混凝土泵后混凝土坍落度损失大，易出现离淅泌水等问题，需要加入保水调粘剂如：纤维素类、温轮胶、黄原胶、海藻酸钠等来解决上述问题。常用的这几种调粘剂都存在与聚羧酸高性能减水剂相溶性不好的问题，易产生絮凝沉淀，加入量不足有时不能很好的解决混凝土离淅泌水问题。现在市场上也出现多种性能不同的和易调节剂，本研究提供一种交联型聚羧酸系和易性调节剂及其制备方法， 制备的调节剂结构与聚羧酸系减水剂相近，相容性好，长期存放均稳定，并且在水泥碱性体系中可部分水解，协同减水剂解决坍落度损失大的问题。合成工艺简单，绿色环保，能耗低。产品性能优于HPMC、HEMC、SA等常用的保水增稠剂。
1试验部分
1.1试验原材料及仪器
（1）原材料（均为工业级）： 佳化HPEG2400;丙烯酸，27.5%过氧化氢;维生素C;30%氢氧化钠;交联剂MBA; 分子量调节剂Y901;聚羧酸高性能减水剂ZK-9D（自产）P·O 42.5级中联水泥;细度模数3.0的天然河砂;粒径5-20mm碎石。
（2）仪器：1000ml四口烧瓶，60L单卧轴混凝土搅拌机等。
1.2聚羧酸减水剂的合成
在环境温度下称取一定质量的纯水加入装有温度计和搅拌装置的1000ml四口烧瓶中，开动搅拌加入 HPEG100g，升温20度至HPEG溶解后开始加入引发剂2.3g并分别滴加还原剂0.5g和分子量调节剂的混合溶液、丙烯酸和MBA分子量调节剂的混合溶液，控制40分钟滴加完，保温一定时间结束后快速加入稀释水，用30%氢氧化钠溶液调节pH为5～6，即得成品。
2.结果与讨论
2.1正交试验与试验结果分析
在环境温度的条件下，丙烯酸与大单体的摩比4.9：1，在试点合成基础上考察 MBA用量、底水用量、反应时间h 、分子量调节剂Y901用量等4个因素对所合成的减水剂性能的影响。用L9（34）均匀设计表安排正交试验，以产品粘度为实验指标，在保证调节剂可溶性下确定最优的配比及反应条件。
通过试验所得结果的极差分析，影响调节剂的各个试验因素的主次关系为底水用量>MBA用量>反应时间>分子量调节剂用量。最佳工艺条件为：在n（HPEG2400）：n（AA） =1：4.9不变的条件下，底水用量;MBA用量;反应时间;分子量调节剂用量为1：3：3：2。在此反应条件下进行验证实验，产品粘度为932mpa.s，符合各正交试验所得规律。
由上述反应条件可以看出，底水量少粘度越大，MBA用量越多粘度越大，时间长粘度增大，适中最好。在正交试验级数上分别变动一个级数用底水200，MBA用量10，分子量调节剂1.0，其它反应条件不变，结果滴加完成10分钟物料快速交联成果冻无溶解性。
采用正交所得最佳配方工艺用50L釜放大生产，生产控制正常产品粘度为872mpa.s
2.2产品与聚羧酸高性能减水剂相容性及稳定性测试
（1）选用体公司ZK-9D聚羧酸系减水剂，按不同调节剂：减水剂9D：水=1：300：691称取同等重量的放大合成所得调节剂BW与常用保水增稠剂HPMC、HEPC以及海藻酸钠3种物质与减水剂配置成水溶液，静置5、28天，观察其相溶稳定性，BW和易性调节剂能够很好的溶解于聚羧酸系减水剂的水溶液中，而HPMC、HEMC、温轮胶等保水调节剂由于极性及电荷型的原因并不能很好与聚羧酸系减水剂水溶液相溶。后增加BW 调节剂的加入量，依然可以与聚羧酸系减水剂水溶液有很好的相溶。
（2）产品稳定性试验：通过粘度变化来分析产品稳定性，5%BW刚生产时粘度862mpa.s，15d后粘度856mpa.s，28d后粘度832 mpa.s澄清透亮。通过28天观察，合成BW调节剂产品自身稳定性良好，优于传统的几类增稠保水剂。
2.3混凝土性能试验
本试验混凝强度等级为C30，其中水泥260kg/m3，粉煤灰120kg/m3、砂率48%，水灰比0.45。
由实验数据可得，BW产品与聚羧酸系减水剂具有良好的复配效果，提升其减水能力，能够有效降低混凝土在使用过程出现泌水离析的概率，提升混凝土抗压强度。
2.4产品水泥净浆流动度及稠度性能检测
按标准TB/T3275-2018中增粘剂试验方法检测：
通过检测可以得出：BW掺量0.3% 时能达到标准TB/T3275-2018中增粘剂的指标要求。
2.5混凝土离析调整
混凝土运送到工地现场常出现离析泌水的情况，直接泵送或使用会造成堵泵及混凝土跑浆影响混凝土整体质量，一般处理方法：1、返回搅拌站加入部分砂灰调整后再运回工地使用，2、搅拌车在工地等待一段时间（有时会呆几个小时）至混凝土部分水化后收浆后才继续使用。这样虽然保证了混凝土后期质量，但是费时费力，影响施工正常进度。在混凝土调整试验中发现当混凝土出现泌水时后加保水增稠剂能马上有效改变泌水现象。备产品在现场试用情况如下：
通过现场实际应用，后加调节剂能有效解决工地混凝土离析泌水现象，使施工能顺利进行。与搅拌站沟通每车除了带10KG减水剂解决工地混凝土损失过快外增加10调节剂来解决工地混凝土的离析泌水。后续多次跟踪效果良好。
3.结论
（1）通过选择合适配比和工艺，。最佳工艺条件为：用n（HPEG2400）：n（AA） =1：4.9，底水用量200;MBA用量8;反应时间：80Min;分子量调节剂用量为1.0。滴加速度为40min，反应湿度温度为20℃，过氧化氢为单体总量的0.88%。
（2）对最佳工艺条件下所合成的产品进行了应用性能测试，产品稳定性好，与聚羧酸高性能减水剂的相容性良好，能有效抑制混凝土泌水，对混凝土减水及强度无影响。在掺量0.3%时能达到标准TB/T3275-2018中增粘剂增稠指标要求。
（3）该生产工艺合成简单绿色环保，生产成本低，具有良好的市场应用前景。
（4）通过后加法能有效解决混凝土工地现场后滞泌水离析问题，此类调节剂将成为搅拌罐车必备的物料之一。
参考文献
[1]何德灵，何元华，卢玉婷.广西云鹰建材有限公司一种交联共聚型混凝土和易性调节剂的制备及性能研究.《广东建材》2020年.第1期
[2] 陈杰，颜义，方世昌，皮永奇，田应兵.CN106749984A一种常温简易生产混凝土和易性调节剂及其制备方法.[发明]
[3] 高楠箫;陈健;乔敏;冉千平CN107828027A一种具有减水功能的混凝土和易性调节剂及其制备方法2018-03-23
[4] 曹玉林 ， 朱孟收 ， 周军 ， 楚大伟 ， 张恩乐 CN109111556A 一种酯醚交联型聚羧酸系和易性调节剂及其制备方法2019-01-01
作者简介：曹玉林，1994年天津大学化学工程专科毕业，长期从事混凝土外加剂的技术工作。
【关键词】和易性调节剂;常温合成;保水增稠;抑制泌水;离析调整 。
引言
目前 聚羧酸高性能减水剂在混凝土外加剂领域中已占了主导地位，但在应用方面仍存在着对掺量及用水量敏感的问题，混凝土泵后混凝土坍落度损失大，易出现离淅泌水等问题，需要加入保水调粘剂如：纤维素类、温轮胶、黄原胶、海藻酸钠等来解决上述问题。常用的这几种调粘剂都存在与聚羧酸高性能减水剂相溶性不好的问题，易产生絮凝沉淀，加入量不足有时不能很好的解决混凝土离淅泌水问题。现在市场上也出现多种性能不同的和易调节剂，本研究提供一种交联型聚羧酸系和易性调节剂及其制备方法， 制备的调节剂结构与聚羧酸系减水剂相近，相容性好，长期存放均稳定，并且在水泥碱性体系中可部分水解，协同减水剂解决坍落度损失大的问题。合成工艺简单，绿色环保，能耗低。产品性能优于HPMC、HEMC、SA等常用的保水增稠剂。
1试验部分
1.1试验原材料及仪器
（1）原材料（均为工业级）： 佳化HPEG2400;丙烯酸，27.5%过氧化氢;维生素C;30%氢氧化钠;交联剂MBA; 分子量调节剂Y901;聚羧酸高性能减水剂ZK-9D（自产）P·O 42.5级中联水泥;细度模数3.0的天然河砂;粒径5-20mm碎石。
（2）仪器：1000ml四口烧瓶，60L单卧轴混凝土搅拌机等。
1.2聚羧酸减水剂的合成
在环境温度下称取一定质量的纯水加入装有温度计和搅拌装置的1000ml四口烧瓶中，开动搅拌加入 HPEG100g，升温20度至HPEG溶解后开始加入引发剂2.3g并分别滴加还原剂0.5g和分子量调节剂的混合溶液、丙烯酸和MBA分子量调节剂的混合溶液，控制40分钟滴加完，保温一定时间结束后快速加入稀释水，用30%氢氧化钠溶液调节pH为5～6，即得成品。
2.结果与讨论
2.1正交试验与试验结果分析
在环境温度的条件下，丙烯酸与大单体的摩比4.9：1，在试点合成基础上考察 MBA用量、底水用量、反应时间h 、分子量调节剂Y901用量等4个因素对所合成的减水剂性能的影响。用L9（34）均匀设计表安排正交试验，以产品粘度为实验指标，在保证调节剂可溶性下确定最优的配比及反应条件。
通过试验所得结果的极差分析，影响调节剂的各个试验因素的主次关系为底水用量>MBA用量>反应时间>分子量调节剂用量。最佳工艺条件为：在n（HPEG2400）：n（AA） =1：4.9不变的条件下，底水用量;MBA用量;反应时间;分子量调节剂用量为1：3：3：2。在此反应条件下进行验证实验，产品粘度为932mpa.s，符合各正交试验所得规律。
由上述反应条件可以看出，底水量少粘度越大，MBA用量越多粘度越大，时间长粘度增大，适中最好。在正交试验级数上分别变动一个级数用底水200，MBA用量10，分子量调节剂1.0，其它反应条件不变，结果滴加完成10分钟物料快速交联成果冻无溶解性。
采用正交所得最佳配方工艺用50L釜放大生产，生产控制正常产品粘度为872mpa.s
2.2产品与聚羧酸高性能减水剂相容性及稳定性测试
（1）选用体公司ZK-9D聚羧酸系减水剂，按不同调节剂：减水剂9D：水=1：300：691称取同等重量的放大合成所得调节剂BW与常用保水增稠剂HPMC、HEPC以及海藻酸钠3种物质与减水剂配置成水溶液，静置5、28天，观察其相溶稳定性，BW和易性调节剂能够很好的溶解于聚羧酸系减水剂的水溶液中，而HPMC、HEMC、温轮胶等保水调节剂由于极性及电荷型的原因并不能很好与聚羧酸系减水剂水溶液相溶。后增加BW 调节剂的加入量，依然可以与聚羧酸系减水剂水溶液有很好的相溶。
（2）产品稳定性试验：通过粘度变化来分析产品稳定性，5%BW刚生产时粘度862mpa.s，15d后粘度856mpa.s，28d后粘度832 mpa.s澄清透亮。通过28天观察，合成BW调节剂产品自身稳定性良好，优于传统的几类增稠保水剂。
2.3混凝土性能试验
本试验混凝强度等级为C30，其中水泥260kg/m3，粉煤灰120kg/m3、砂率48%，水灰比0.45。
由实验数据可得，BW产品与聚羧酸系减水剂具有良好的复配效果，提升其减水能力，能够有效降低混凝土在使用过程出现泌水离析的概率，提升混凝土抗压强度。
2.4产品水泥净浆流动度及稠度性能检测
按标准TB/T3275-2018中增粘剂试验方法检测：
通过检测可以得出：BW掺量0.3% 时能达到标准TB/T3275-2018中增粘剂的指标要求。
2.5混凝土离析调整
混凝土运送到工地现场常出现离析泌水的情况，直接泵送或使用会造成堵泵及混凝土跑浆影响混凝土整体质量，一般处理方法：1、返回搅拌站加入部分砂灰调整后再运回工地使用，2、搅拌车在工地等待一段时间（有时会呆几个小时）至混凝土部分水化后收浆后才继续使用。这样虽然保证了混凝土后期质量，但是费时费力，影响施工正常进度。在混凝土调整试验中发现当混凝土出现泌水时后加保水增稠剂能马上有效改变泌水现象。备产品在现场试用情况如下：
通过现场实际应用，后加调节剂能有效解决工地混凝土离析泌水现象，使施工能顺利进行。与搅拌站沟通每车除了带10KG减水剂解决工地混凝土损失过快外增加10调节剂来解决工地混凝土的离析泌水。后续多次跟踪效果良好。
3.结论
（1）通过选择合适配比和工艺，。最佳工艺条件为：用n（HPEG2400）：n（AA） =1：4.9，底水用量200;MBA用量8;反应时间：80Min;分子量调节剂用量为1.0。滴加速度为40min，反应湿度温度为20℃，过氧化氢为单体总量的0.88%。
（2）对最佳工艺条件下所合成的产品进行了应用性能测试，产品稳定性好，与聚羧酸高性能减水剂的相容性良好，能有效抑制混凝土泌水，对混凝土减水及强度无影响。在掺量0.3%时能达到标准TB/T3275-2018中增粘剂增稠指标要求。
（3）该生产工艺合成简单绿色环保，生产成本低，具有良好的市场应用前景。
（4）通过后加法能有效解决混凝土工地现场后滞泌水离析问题，此类调节剂将成为搅拌罐车必备的物料之一。
参考文献
[1]何德灵，何元华，卢玉婷.广西云鹰建材有限公司一种交联共聚型混凝土和易性调节剂的制备及性能研究.《广东建材》2020年.第1期
[2] 陈杰，颜义，方世昌，皮永奇，田应兵.CN106749984A一种常温简易生产混凝土和易性调节剂及其制备方法.[发明]
[3] 高楠箫;陈健;乔敏;冉千平CN107828027A一种具有减水功能的混凝土和易性调节剂及其制备方法2018-03-23
[4] 曹玉林 ， 朱孟收 ， 周军 ， 楚大伟 ， 张恩乐 CN109111556A 一种酯醚交联型聚羧酸系和易性调节剂及其制备方法2019-01-01
作者简介：曹玉林，1994年天津大学化学工程专科毕业，长期从事混凝土外加剂的技术工作。