一種復(fù)合型高性能混凝土流變劑的制備

蔣禹，鄧?yán)?，沈建榮，謝大銀，張?jiān)促Y

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

0 引言

我國(guó)的基建工程投入越來(lái)越大，混凝土是建筑工程中使用最多的材料之一[1]。然而，混凝土是很復(fù)雜的拌合物，混凝土組分變化過(guò)程的不可控制性給生產(chǎn)混凝土帶來(lái)很大困難，為了解決混凝土離析泌水、坍落度損失快、強(qiáng)度低、凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短等問(wèn)題，人們研制出減水劑、保坍劑、緩凝劑、流變劑等各種外加劑，使生產(chǎn)的混凝土性能具有更好的狀態(tài)。各種外加劑對(duì)混凝土的作用都不盡相同，使用單一外加劑很難生產(chǎn)出工作性能良好的混凝土。在實(shí)際施工過(guò)程中，混凝土嚴(yán)重的離析泌水使混凝土結(jié)構(gòu)明顯分層，就會(huì)大大降低混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和使用性能[2]，混凝土流變劑能有效解決混凝土離析泌水問(wèn)題，使混凝土漿體飽滿、流動(dòng)性能好，并且能提高混凝土強(qiáng)度。單一組分的混凝土流變劑并不能達(dá)到這個(gè)作用，因此，合成一款復(fù)合型高性能的流變劑是必要的。

為了解決混凝土離析泌水的問(wèn)題，本文利用丙烯酰胺和甲基丙烯酸在過(guò)硫酸銨的作用下，通過(guò)加熱反應(yīng) 3 小時(shí)左右，然后在低溫條件下加入水溶性聚乙烯醇（1788）進(jìn)行復(fù)合，再將復(fù)合得到的復(fù)合型流變劑與市場(chǎng)上普遍使用的混凝土流變劑進(jìn)行混凝土性能評(píng)價(jià)。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料及配合比

減水劑：Point-S08，固含量為 10%，貴州科之杰新材料有限公司；丙烯酰胺：AM，工業(yè)級(jí)，白色粉末，鞏義市騰龍水處理；甲基丙烯酸：MMA，工業(yè)級(jí)，無(wú)色透明液體，東莞市卡達(dá)爾塑膠原料有限公司；過(guò)硫酸銨：APS，工業(yè)級(jí)，白色晶體，濟(jì)南鑫雅化工有限公司；聚乙烯醇（1788）：PVA，工業(yè)級(jí)，白色粉末，河北晴俊纖維素廠；羥丙基纖維素：HPMC，工業(yè)級(jí)，白色粉末，河北晴俊纖維素廠；聚丙酰胺：PAM，工業(yè)級(jí)，白色粉末，鞏義市騰龍水處理；淀粉醚：HPS，工業(yè)級(jí)，白色粉末，河北晉州廣通纖維素廠；水泥（C）：紅獅 P·O42.5，貴州紅獅水泥有限責(zé)任公司；砂子（S）：白砂 S1，青砂 S2，細(xì)度模數(shù) 2.6～3.2，貴陽(yáng)市政建設(shè)有限公司；石子（G）：6～19mm 連續(xù)級(jí)配，貴陽(yáng)市政建設(shè)有限公司；拌合水（W）：自來(lái)水。

1.2 樣品的制備

A 料：MAA+W=5g+95g，固含量為 5%，B 料：APS+W=0.1g+99.9g，固含量為 0.1%。

向 500mL 四口燒瓶中裝入一定量的去離子水，開(kāi)動(dòng)攪拌器，邊攪拌邊加入AM，當(dāng)溫度升到 70～80℃時(shí)，開(kāi)始滴加 A 料和 B 料，A 料 3h 滴加完全，B 料3h20min 滴加完全。然后降溫到 45℃，添加一定量的PVA（1788）進(jìn)行復(fù)合即得到一種復(fù)合型的混凝土流變助劑（Point-B），固含量為 5%。

Point-B 合成完成后，取 Point-B (5%)、 HPMC(5%)、PAM (5%)、HPS (5%) 分別與 Point-S08 (10%) 以1:100 的比例配制成 C、D、E、F 溶液待用。

1.3 試驗(yàn)用混凝土配合比

參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》進(jìn)行 C30 混凝土性能試驗(yàn)，混凝土配比見(jiàn)表 1。

表1 混凝土試驗(yàn)配合比k g/m3

2 結(jié)果與討論

2.1 流變助劑和減水劑相容性對(duì)比

分別取 Point-B (5%)、HPMC (5%)、PAM (5%)、HPS (5%) 各 1g 溶于 100g Point-S08 (10%) 的水溶液中，觀察溶解情況，各種流變助劑和減水劑相容性對(duì)比見(jiàn)表 2。

表2 流變助劑和減水劑相容性對(duì)比

從表 2 可明顯看出，和減水劑復(fù)配后，Point-B 易溶于減水劑，溶解后不分層，HPMC 溶解速度很慢，且會(huì)形成少量膠體，PAM 和 HPS 溶解速度相對(duì)較快，但會(huì)出現(xiàn)不同程度的分層情況。

2.2 流變助劑的混凝土性能對(duì)比

流變助劑混凝土性能對(duì)比見(jiàn)表 3。

從表 3 可知，摻有 C 的混凝土初始和 1 小時(shí)的坍落度/擴(kuò)展度分別為 220mm/600mm 和 220mm/560mm，是摻有幾個(gè)樣品的混凝土中最大的，說(shuō)明摻有 C 的混凝土坍落度和擴(kuò)展度的初始和保坍能力較其他三個(gè)流變劑好；從含氣量來(lái)看，摻有 C 和 D 的混凝土中含氣量分別為 2.1% 和 3.2%，說(shuō)明 C 引入氣泡較少，D 引入氣泡最多；摻有 C 的混凝土初凝時(shí)間和終凝時(shí)間分別為7h 和 10h，然而摻有其他三個(gè)樣品的混凝土初凝時(shí)間和終凝時(shí)間分別大于等于 8h 和 11h；從 28 天強(qiáng)度來(lái)看，摻有 E 的混凝土 28d 強(qiáng)度最高，但是和摻有 C 的混凝土強(qiáng)度相差不大；從倒坍速度來(lái)看摻有 C 的混凝土倒坍速度為 1.9s，摻有 D 的混凝土倒坍速度為 4s，說(shuō)明摻有 C 的混凝土倒坍速度最快，摻有 D 的混凝土倒坍速度最慢；從混凝土表面漿體來(lái)看，D 漿體最多，C 稍差，E 和 F 的較少。綜上所述，通過(guò)對(duì)比 C、D、E、F混凝土的坍落度/擴(kuò)展度、含氣量、倒坍時(shí)間等性能對(duì)比，添加 C 的混凝土綜合性能最好，是一種理想的混凝土流變助劑，可以用于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

表3 混凝土測(cè)試結(jié)果

3 結(jié)論

（1）本文采用丙烯酰胺和甲基丙烯酸作為原料，加入引發(fā)劑，升溫到 70～80℃，聚合 3 小時(shí)，降溫到45℃，加入水溶性聚乙烯醇（1788）進(jìn)行增粘，即得復(fù)合型混凝土流變劑，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。

（2）通過(guò)和減水劑復(fù)配發(fā)現(xiàn)，Point-B 易溶于減水劑，溶解后不分層，HPMC 溶解速度很慢，且會(huì)形成少量膠體，聚丙烯胺和淀粉醚溶解速度相對(duì)較快，但會(huì)出現(xiàn)不同程度的分層情況。

（3）通過(guò)對(duì)混凝土坍落度、倒坍時(shí)間、抗壓強(qiáng)度等綜合性能進(jìn)行對(duì)比，Point-B 明顯優(yōu)于 HPMC、聚丙酰胺、淀粉醚等常用的混凝土流變助劑，是一種較為理想的復(fù)合型高性能混凝土流變劑，可進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。