減水劑主要分類
外觀形態(tài)分為水劑和粉劑。水劑含固量一般有20%,40%(又稱母液),60%,粉劑含固量一般為98%。
根據(jù)減水劑減水及增強能力,分為普通減水劑(又稱塑化劑,減水率不小于8%,以木質(zhì)素磺酸鹽類為代表[2] )、高效減水劑(又稱超塑化劑,減水率不小于14%,包括萘系、密胺系、氨基磺酸鹽系、脂肪族系等[2] )和高性能減水劑(減水率不小于25%,以聚羧酸系減水劑為代表[2] ),并又分別分為早強型、標(biāo)準(zhǔn)型和緩凝型。
按組成材料分為:(1)木質(zhì)素磺酸鹽類;(2)多環(huán)芳香族鹽類;(3)水溶性樹脂磺酸鹽類。
萘系高效減水劑,脂肪族高效減水劑,氨基高效減水劑,聚羧酸高性能減水劑等。
按化學(xué)成分組成通常分為:木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑類,萘系高效減水劑類,三聚氰胺系高效減水劑類,氨基磺酸鹽系高效減水劑類,脂肪酸系高減水劑類,聚羧酸鹽系高效減水劑類。[3]
木質(zhì)素磺酸鹽
木質(zhì)素磺酸鹽是亞硫酸法制漿的副產(chǎn)物。[4] 木質(zhì)素磺酸鹽的分子量為2000~5000,磺酸鹽基為1.25~2.5mcq/g,可溶于各種PH值的水溶液中,不溶于有機溶劑,官能團為酚式羥基。[5] 它的原料是木質(zhì)素,一般從針葉樹材中提取,木質(zhì)素是由對亙香醇、松柏醇、芥子醇這三種木質(zhì)素單體聚合而成的,包括:木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉、木質(zhì)素磺酸鎂,木質(zhì)素磺酸酸鹽減水劑是常有的普通型減水劑,屬于陰離子型表面活性劑,可以直接使用,也可作為復(fù)合型外加劑原料之一,因價格便宜,使用還是較廣泛。用于砂漿中可改進施工性、流動性,提高強度,減水率在8%-10%。[3]
制備方法:一般主要有兩種脫取木質(zhì)素制造減水劑的方法。 (1)將亞硫酸鹽廢液用堿性溶液中和,經(jīng)生物發(fā)酵去除糖類物質(zhì),蒸發(fā)烘干成粉狀減水劑。
如吉林開山屯化學(xué)纖維紙漿廠的產(chǎn)品即采用此法。它采用該廠亞硫酸鹽蒸煮木材(75%以上是白松)制得化纖漿柏生產(chǎn)過程中的廢液為原料,先經(jīng)生物發(fā)酵處理脫糖提取酒精,把存下10%左右濃度的酒精廢液,經(jīng)蒸發(fā)器濃縮到50%左右,然后輸送到噴霧器干燥,再經(jīng)200℃以卜熱風(fēng)噴霧干燥而成。其pH=4.5-5.5。 術(shù)材種類不同、蒸煮工藝不同,對亞硫酸鹽紙漿廢液及制成的木質(zhì)素磺酸鹽化學(xué)成分影響較大,因而影響著減水劑的性能。[5]
(2)對堿木質(zhì)素或硫酸鹽木質(zhì)素用酸化沉淀的方法將術(shù)質(zhì)素分離,再進行磺化,在堿性介質(zhì)中生成木質(zhì)素磺酸鹽。堿法制漿黑液中的木質(zhì)素以堿木質(zhì)素形式存在。當(dāng)黑液中有效堿含量>1.14%,堿木質(zhì)素溶于黑液中,呈親水凝膠,不發(fā)生沉淀,而當(dāng)有效堿含量<0.71%時,堿術(shù)質(zhì)素膠體部分受破壞,產(chǎn)生沉淀。由于堿木質(zhì)素親水基團的存在,使黑液有一定活性,但效果不穩(wěn)定。因此,利用堿術(shù)質(zhì)素紙漿廢液生產(chǎn)減水劑,必須引入磺酸基、胺基、羧基等陰離子表面活性基團進行改性。木質(zhì)素易與亞硫酸、亞硫酸鹽等磺化劑發(fā)生反應(yīng)生成木質(zhì)素磺酸鹽。反應(yīng)原理是:亞硫酸與術(shù)質(zhì)素分子中的烯醇基加成引入磺酸基,引入磺酸基的試劑用Na2S03,由于Na2S03水解生成H2SO3,使加成反應(yīng)得以進行,在堿性介質(zhì)中生成木質(zhì)素磺酸鹽。
[5] 應(yīng)用現(xiàn)狀:國內(nèi)木質(zhì)素磺酸鹽減水劑主要有三方面的出路:1)單獨用作減水劑配制混凝上;2)用于各種早強劑、早強減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑、泵送劑、防水劑等復(fù)合外加劑的配制組分;3)用于出口。 根據(jù)調(diào)查,C30以下的混凝上),30%的術(shù)質(zhì)素磺酸鹽則被出口。[5]
在國外,木質(zhì)素磺酸鹽被看作是一種環(huán)保型的產(chǎn)品,韓國每年從中國進口16萬t液體木質(zhì)素磺酸鹽,英國、美國、日本等也從中國進口木質(zhì)素磺酸鹽,主要是單獨作為減水劑使用,或用于復(fù)合減水劑產(chǎn)品的原料。[5]
萘磺酸鹽減水劑
是我國使用的,是萘通過硫酸磺化,再和甲醛進行縮合的產(chǎn)物,屬于陰離子型表面活性劑。該類減水劑外觀視產(chǎn)品的不同可呈淺黃色到深褐色的粉末,易溶于水,對水泥等許多粉體材料分散作用良好,減水率達25%。
制備方法:
萘磺酸鹽減水劑的合成路線如下:萘→磺化→水解→縮合→中和→過濾→干燥→產(chǎn)品
生產(chǎn)原料為萘,首先用濃硫酸進行磺化反應(yīng),萘與硫酸的摩爾比為l:1.3一1.4。溫度為160—165℃,反應(yīng)時間為3h。然后將反應(yīng)物降溫到120℃進行水解,此時13一萘磺酸穩(wěn)定,而d一萘磺酸易水解,從而降低了b一萘磺酸的量,以利于下一步的縮聚反應(yīng),水解時間約為30min。縮合反應(yīng)是b一萘磺酸鹽減水劑生產(chǎn)過程中的重要反應(yīng)。在一定溫度下,將磺化后的萘與甲醛進行縮合形成高分子化合物。該步反應(yīng)強烈影響著產(chǎn)品的性能。為了找出的工藝參數(shù),運用均勻設(shè)計的方法,考察縮合時間、縮合溫度、甲醛與萘的配比3個因素對產(chǎn)品性能的影響。溫度的條件為104℃;反應(yīng)時間的條件為6h;甲醛用量的條件為0.75;預(yù)期理論值為18.3。
[6] 工業(yè)生產(chǎn)流程:
(1)化萘:常溫下萘為固體,需要將萘投入化萘釜中進行加熱融化。
(2)磺化:磺化過程是向磺化釜中加入濃硫酸與之反應(yīng),產(chǎn)生萘磺酸。萘磺酸有兩種:α-萘磺酸和β-萘磺酸。
(3)水解:由于在磺化反應(yīng)中產(chǎn)生了α-萘磺酸,它的存在不利于縮合反應(yīng),因此需要加水將α-萘磺酸進行水解。
(4)縮合:待水解反應(yīng)結(jié)束之后向縮合釜滴加甲醛,與β-萘磺酸發(fā)生反應(yīng)生成萘系磺化甲醛縮合物。
(5)中和:縮合之后的料進入中和釜中,滴加液堿,將磺化反應(yīng)中過剩的硫酸中和掉,待 PH 到 7-9 的時候停止滴加。
該控制系統(tǒng)主要針對四種不同的反應(yīng)釜以及它們的配料罐的的生產(chǎn)狀態(tài)進行監(jiān)控,產(chǎn)線又可以同時進行 4 路生產(chǎn),以生產(chǎn)線 A 為例,共有一個化萘釜、兩個磺化釜、四個縮合釜和一個中和釜,每個反應(yīng)釜上都有進料閥、卸料閥、排空閥、進熱油閥、冷卻水閥、蒸汽壓料閥、蒸汽沖洗閥等,反應(yīng)釜還配有原料罐,兩個磺化釜共用一個硫酸罐,每兩個縮合釜配有一組甲醛罐和稀釋水罐,每個縮合釜各自有一個水解水罐,液堿罐負責(zé)向中和釜中滴加液堿,具體工藝流程圖如圖所示。
[7] 應(yīng)用現(xiàn)狀:
萘系減水劑是 1962 年日本的服部健一博士發(fā)明的一種混凝土添加劑,它是萘磺酸甲醛縮合物的一種化學(xué)合成產(chǎn)品,以工業(yè)萘、濃硫酸、甲醛、堿為主要原料。在混凝土中添加萘系減水劑不僅能夠使混凝土的強度提高,而且還能改善其多種性能,如抗磨損性、抗腐蝕性、抗?jié)B透性等,因此,萘系減水劑廣泛應(yīng)用于公路、橋梁、隧道、碼頭、民用建筑等行業(yè)。[7]
密胺系減水劑
是三聚氰胺通過硫酸磺化,再和甲醛進行縮合的產(chǎn)物,因而化學(xué)名稱為磺化三聚氰胺甲醛樹脂,屬于陰離子表面活性劑。該類減水劑外觀為白色粉末,易溶于水,對粉體材料分散好,減水率高,其流動性和自修補性良好。
制備方法:AsM密胺系高效減水劑的合成原理,是在堿性介質(zhì)中使甲醛與三聚氰胺形成碳正粒子,然后在酸性介質(zhì)中縮合,連接成長鏈結(jié)構(gòu),同時提供氨基磺酸使分子結(jié)構(gòu)中含有一定數(shù)量的極性磺酸根,增多分增強。由于參與反應(yīng)的物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)比較活躍,反應(yīng)溫度、反應(yīng)速度以及反應(yīng)物的比例對產(chǎn)物性能的影響顯著,所以,尋求合適的反應(yīng)物比例、反應(yīng)溫度和反應(yīng)速度是關(guān)鍵。成分比例為:三聚氰胺:甲醛:氨基磺酸=1:(3.5—4.O):(2~2.5);反應(yīng)溫度控制在第1階段75—80℃,第2階段45—60℃;反應(yīng)時間控制在1.5—3 h,所得的產(chǎn)物性能優(yōu)良,且生產(chǎn)成本。生產(chǎn)過程中通過增設(shè)回流裝置,實現(xiàn)了一釜串聯(lián)反應(yīng),簡化了生產(chǎn)過程,并消除了“三廢”的產(chǎn)生。[8]
應(yīng)用現(xiàn)狀:AsM密胺系高效減水劑系列產(chǎn)品已應(yīng)用到預(yù)制構(gòu)件廠、商品混凝土攪拌站等單位。構(gòu)件廠用戶普遍反映混凝土的工作性能大為改善,需蒸養(yǎng)構(gòu)件的蒸養(yǎng)時闞大大縮短;攪拌站用戶也反映該產(chǎn)品對水泥的適應(yīng)性強,可有效地改善混凝土由于骨料質(zhì)量差而出現(xiàn)的和易性不佳問題,并且可泵性太大提高,解決了150 m高度泵送闋題。AsM密胺系高效減水劑可單摻使用,更適臺復(fù)配使用。一系列的試驗表明,ASM密胺系高效減水劑可與其他系列高效減水劑復(fù)合使用,而且性能受趨完善。按適當(dāng)?shù)谋儒帍?fù)臺后,減水效果出現(xiàn)疊加效應(yīng),特別是對膠結(jié)材料用量多的混凝土不再出現(xiàn)邀粘、抓底現(xiàn)象,因而適臺配制高強高性能混凝土。該產(chǎn)品如果添加木質(zhì)素類或羥基羧酸類緩凝劑,就可以復(fù)配出性能優(yōu)良的泵送劑,用該種泵送劑配制的商品混凝土的和易性好,保塑,泵送性能大為改善。
[8] 氨基磺酸鹽系高效減水劑
化學(xué)名稱為芳香族氨基磺酸鹽聚合物,生產(chǎn)以對氨基苯磺酸鈉、為原料經(jīng)加成、縮聚反應(yīng)最終生成具有一定聚合度的大分聚合物,其減水率可達30%,成本較高,容易泌水,常與萘系高效減水劑復(fù)合使用,可以解決萘系高效減水劑與水泥相容性問題。[3]
氨基磺酸鹽高效減水劑是一種單環(huán)芳烴型高效減水劑,主要由對氨基苯磺酸、單環(huán)芳烴衍生物
類化合物和甲醛在酸性或堿性條件下加熱縮合
而成。
氨基磺酸系高效減水劑的分子結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,
并且采用不同的單體會有不同的分子結(jié)構(gòu),但是普
遍認同的氨基磺酸鹽系高效減水劑的結(jié)構(gòu)通式如圖
1所示。[9]
制備方法:合成工藝是通過氨基磺酸鹽減水劑與聚氧烯烴類化合物縮聚或與其他化合物,如木質(zhì)素磺酸鹽等,催化接枝來改性氨基磺酸鹽系減水劑。與聚氧烯烴類化合物縮聚改性的氨基磺酸鹽系減水劑綜合了聚竣酸系和氨基磺酸系兩類減水劑的優(yōu)點,具有良好的工作性和早期強度,但是原料價格偏貴,生產(chǎn)成本偏高。
采用木質(zhì)素磺酸鹽與氨基磺酸系高效減水劑進行接枝共聚改性,可以降低生產(chǎn)成本,同時能夠改善氨基磺酸系減水劑的離析泌水現(xiàn)象。如:楊東杰l等通過氨基磺酸系減水劑與木質(zhì)素磺酸鹽進行接枝共聚,合成出了改性氨基磺酸鹽系高效減水劑ASM,降低了氨基磺酸系高效減水劑的生產(chǎn)成本,同時與氨基磺酸系高效減水劑同摻量下,降低了泌水率,提高了減水率,摻SAM的混凝土在坍落度損失、抗壓強度等方面達到了高強混凝土的要求。氨基磺酸系減水劑與木質(zhì)素磺酸鹽進行接枝共聚的工藝流程如圖。[9]
脂肪酸系高效減水劑
化學(xué)名稱為脂肪族羥基磺酸鹽聚合物,生產(chǎn)的原料主要是丙酮、甲醛、Na
2SO
3、Na
2S
2O
5、催化劑等。其濃度為30%~40%的棕紅色液態(tài)成品,減水率可達20%,可以用于低標(biāo)號混凝土,會使混凝土染色。
[3] HSB脂肪族高效減水劑
HSB(High Strence Bing)是高分子磺化合成的羰基焦醛。憎水基主鏈為脂肪族烴類,以下簡稱HSB,是在青島HS研發(fā)的一種綠色高效減水劑。本產(chǎn)品不污染環(huán)境,不損害人體健康。對水泥適用性廣,對混凝土增強效果明顯,坍落度損失小,低溫?zé)o硫酸鈉結(jié)晶現(xiàn)象,廣泛用于配制泵送劑、緩凝、早強、防凍、引氣等各類個性化減水劑,也可以與萘系減水劑、氨基減水劑、聚羧酸減水劑復(fù)合使用。
主要技術(shù)指標(biāo)
1、 外觀棕紅色的液體;2、固體含量>35%;3、比重1.15-1.2
性能特點
1、減水率高。摻量1-2%,減水率可達15-25%。在同等強度坍落度條件下,摻HSB可節(jié)約25-30%的水泥用量;
2、早強、增強效果明顯。砼摻入HSB,三天可達到設(shè)計強度的60-70%,七天可達到99%,28天比空白混凝土強度提高30-40%;
3、高保塑。混凝土坍落度經(jīng)時損失小,60 min基本不損失,90 min損失10-20%;
4、對水泥適用性廣泛,和易性、粘聚性好。與其他各類外加劑配伍良好;
5、能顯著提高砼的抗凍融,抗?jié)B,抗硫酸鹽侵蝕,并全面提高砼的其他物理性能;
6、特別適用以下砼:流態(tài)塑化砼,自然養(yǎng)護、蒸養(yǎng)砼,抗?jié)B防水砼,耐久性抗凍融砼,抗硫酸鹽侵蝕海工砼,以及鋼筋、預(yù)應(yīng)力砼;
7、HSB無毒,不燃,不腐蝕鋼筋,冬季無硫酸鈉結(jié)晶。
粉末聚羧酸酯
它是研制開發(fā)的新型高性能減水劑,它具有優(yōu)異的減水率、流動性、滲透性。明顯增強水泥砂漿的強度,但制作工藝復(fù)雜,一般價格較高。
干酪素
它是一種生物聚合物,它是牛奶用酸沉淀并經(jīng)過圓筒干燥后得到的。
聚羧酸系高性能減水劑
聚羧酸系高性能減水劑是前沿、科技含量、應(yīng)用前景、綜合性能的一種混凝土超塑化劑(減水劑)。聚羧酸系高性能減水劑是羧酸類接枝多元共聚物與其它有效助劑的復(fù)配產(chǎn)品。經(jīng)與國內(nèi)外同類產(chǎn)品性能比較表明,聚羧酸系高性能減水劑在技術(shù)性能指標(biāo)、性價比方面都達到了當(dāng)今水平。
性能特點
1、摻量低、減水率高,減水率可高達45%;
2、坍落度經(jīng)時損失小,預(yù)拌混凝土坍落度損失率1h小于5%,2h小于10%;
3、增強,砼3d抗壓強度提高50~110%,28d抗壓強度提高40~80%,90d抗壓強度提高30~60%;
4、混凝土和易性優(yōu)良,無離析、泌水現(xiàn)象,混凝土外觀顏色均一。用于配制高標(biāo)號混凝土?xí)r,混凝土粘聚性好且易于攪拌;
5、含氣量適中,對混凝土彈性模量無不利影響,抗凍耐久性好;
6、能降低水泥早期水化熱,有利于大體積混凝土和夏季施工;
7、適應(yīng)性優(yōu)良,水泥、摻合料相容性好,溫度適應(yīng)性好,與不同品種水泥和摻合料具有很好的相容性,解決了采用其它類減水劑與膠凝材料相容性差的問題;
8、低收縮,可明顯降低混凝土收縮,抗凍融能力和抗碳化能力明顯優(yōu)于普通混凝土;顯著提高混凝土體積穩(wěn)定性和長期耐久性;
9、堿含量極低,堿含量≤0.2%,可有效地防止堿骨料反應(yīng)的發(fā)生
10、產(chǎn)品穩(wěn)定性好,長期儲存無分層、沉淀現(xiàn)象發(fā)生,低溫時無結(jié)晶析出;
11、產(chǎn)品綠色環(huán)保,不含甲醛,為環(huán)境友好型產(chǎn)品;
12、經(jīng)濟效益好,工程綜合造價低于使用其它類型產(chǎn)品,同強度條件下可節(jié)省水泥15-25%。
技術(shù)指標(biāo)
1、聚羧酸系高性能減水劑(液體)
外 觀 | 淺棕至深棕色微黏液體 |
減水率 | ≥ 25% |
密度(g/ml) | 1.09±0.02 |
固含量(%) | 22±2 或者40±2 |
水泥凈漿流動度(基準(zhǔn)水泥)(㎜) | ≥ 250(W/C=0.29) |
pH | 6~8 |
氯離子含量(%) | ≤ 0.02 |
堿含量(Na2O+0.658K2O)(%) | ≤ 0.2 |
2、聚羧酸系高性能減水劑(粉體)
外 觀 | 白色粉末 |
減水率 | ≥ 25% |
密度(g/ml) | 1.41±0.02 |
固含量(%) | 97±2 |
水泥凈漿流動度(基準(zhǔn)水泥)(㎜) | ≥ 250(W/C=0.29) |
pH | 6~8 |
氯離子含量(%) | ≤ 0.02 |
堿含量(Na2O+0.658K2O)(%) | ≤ 0.2 |
制備方法:
1聚合后功能化法此種方法是先形成主鏈再引入側(cè)鏈,一般是利用現(xiàn)有的已知分子量的聚羧酸,在催化劑的作用下與聚醚在較高溫度下酯化反應(yīng)。這種方法存的問題是聚羧酸與聚醚的相容性不好,而且在酯化過程中生成水出現(xiàn)相的分離,酯化操作困難。因此選擇與聚羧酸相容性較好的聚醚成為合成工作的關(guān)鍵。
3原位聚合與接枝此種方法是在主鏈聚合的同時引入側(cè)鏈。聚醚作為羧酸類不飽和單體的反應(yīng)介質(zhì),克服了聚羧酸與聚醚相容性不好的問題。該方法是將丙稀酸類單體,鏈轉(zhuǎn)移劑、引發(fā)劑的混合液逐步滴加到裝有甲氧基聚乙二醇的水溶液中,在一定條件下反應(yīng)制得。這種方法雖然可以控制聚合物的分子量,但主鏈一般也只能選擇含一C00H基團的單體,否則很難接枝,且這種接枝反應(yīng)是可逆平衡反應(yīng),反應(yīng)前體系中已有大量的水存在,其接枝度不會很高且難以控制。這種方法工藝簡單,生產(chǎn)成本較低,但分子設(shè)計比較困難。[10]
應(yīng)用現(xiàn)狀
聚羧酸系高性能減水劑于20世紀(jì)80年代中期由日本開發(fā),1985年開始應(yīng)用于混凝土工程,90年代在混凝土工程中大量使用。1998年底日本聚羧酸系產(chǎn)品已占所有高性能減水劑產(chǎn)品總數(shù)的6010以上,其用量更是占到高性能減水劑的9010。北美和歐洲各國近幾年在聚羧酸系高效減水劑產(chǎn)品方面也推出了一系列產(chǎn)品,如G rance公司的A <1v a系列,M BT公司的phe
雖然我國減水劑品種主要以第二代茶系產(chǎn)品為主體,但是聚羧酸系高性能減水劑的發(fā)展和應(yīng)用比較迅速。幾乎所有國家重大、重點工程中,尤其在水利、水電、水工、海工、橋梁等工程中,聚羧酸系減水劑得到廣泛的應(yīng)用。如:三峽工程、龍灘水電站小灣水電站、溪洛渡水電站、錦屏水電站等,還有大小洋山港工程、寧波北倫港二期工程、蘇通大橋、杭州灣大橋、東海大橋、磁懸浮工程等。[10]
減水劑作用機理
分散作用:水泥加水拌合后,由于水泥顆粒的水化作用,水泥顆粒表面形成雙電層結(jié)構(gòu),使之形成溶劑化水膜,且水泥顆粒表面帶有異性電荷使水泥顆粒間產(chǎn)生締合作用,使水泥漿形成絮凝結(jié)構(gòu),使10%~30%的拌合水被包裹在水泥顆粒之中,不能參與自由流動和潤滑作用,從而影響了混凝土拌合物的流動性。當(dāng)加入減水劑后,由于減水劑分子能定向吸附于水泥顆粒表面,使水泥顆粒表面帶有同一種電荷(通常為負電荷),形成靜電排斥作用,促使水泥顆粒相互分散,絮凝結(jié)構(gòu)解體,釋放出被包裹部分水,參與流動,從而有效地增加混凝土拌合物的流動性。
[11] [15] 潤滑作用:減水劑中的親水基極性很強,因此水泥顆粒表面的減水劑吸附膜能與水分子形成一層穩(wěn)定的溶劑化水膜,這層水膜具有很好的潤滑作用,能有效降低水泥顆粒間的滑動阻力,從而使混凝土流動性進一步提高。
空間位阻作用:減水劑結(jié)構(gòu)中具有親水性的支鏈,伸展于水溶液中,從而在所吸附的水泥顆粒表面形成有一定厚度的親水性立體吸附層。當(dāng)水泥顆粒靠近時,吸附層開始重疊,即在水泥顆粒間產(chǎn)生空間位阻作用,重疊越多,空間位阻斥力越大,對水泥顆粒間凝聚作用的阻礙也越大,使得混凝土的坍落度保持良好。
接枝共聚支鏈的緩釋作用:新型的減水劑如聚羧酸減水劑在制備的過程中,在減水劑的分子上接枝上一些支鏈,該支鏈不僅可提供空間位阻效應(yīng),而且,在水泥水化的高堿度環(huán)境中,該支鏈還可慢慢被切斷,從而釋放出具有分散作用的多羧酸,這樣就可提高水泥粒子的分散效果,并控制坍落度損失。
減水劑適用范圍
適用于強度等級為C15~C60及以上的泵送或常態(tài)混凝土工程。特別適用于配制高耐久、高流態(tài)、高保坍、高強以及對外觀質(zhì)量要求高的混凝土工程。對于配制高流動性混凝土、自密實混凝土、清水飾面混凝土極為有利。
普通減水劑宜用于日氣溫5℃以上施工的混凝土。高效減水劑宜用于日氣溫0℃以上施工的混凝土,并適用于制備大流動性混凝土、高強混凝土以及蒸養(yǎng)混凝土。
減水劑使用說明
聚羧酸系高性能減水劑
1、摻量為膠凝材料總重量的0.5%~2.0%,常用摻量為0.2%~0.5%;使用前應(yīng)進行混凝土試配試驗,以求摻量;
2、不可與萘系高效減水劑復(fù)配使用,與其它外加劑復(fù)配使用時也應(yīng)預(yù)*行混凝土相容性實驗;
3、坍落度對用水量的敏感性較高,使用時必須嚴(yán)格控制用水量;
4、注意混凝土表面養(yǎng)護。
萘系高效減水劑
1、 摻量范圍:粉劑:0.75-1.5%; 液體:1.5-2.5% 。
2、 采用多孔骨料時宜先加水?dāng)嚢瑁偌訙p水劑。
3、 當(dāng)坍落度較大時,應(yīng)注意振搗時間不易過長,以防止泌水和分層。
HSB脂肪族高效減水劑
1、通過實驗找出摻量,推薦摻量為1.5-2%;
2、HSB與拌和水一并加入砼中,也可以采取后加法,加入HSB砼要延長攪拌30s;
3、由于HSB的減水率較大,砼初凝以前,表面會泌出一層黃漿,屬正常現(xiàn)象。打完砼收漿抹光,顏色則會消除,或在砼上強度以后,顏色會自然消除,澆水養(yǎng)護顏色會消除的快一些,不影響砼的內(nèi)在和表面性能。
減水劑儲存方法
聚羧酸系高性能減水劑
1、減水劑是屬于液體的,我們在存放的時候要用桶來裝運;
2、減水劑是屬于化學(xué)藥品,所以我們應(yīng)該放置在陰涼干燥的地方進行存放,要避免陽光的直射,不然的話就會造成揮發(fā),或者是導(dǎo)致減水劑的變質(zhì),冬季的時候我們要注意防凍,放在比較保暖的地方;
3、一般來說,減水劑的密封時間是一年,如果我們打開使用的時候,發(fā)現(xiàn)超過了保質(zhì)期,其實也是可以繼續(xù)使用的。
HSB脂肪族高效減水劑
貯存與包裝
1、HSB 可在-20—40攝氏度下貯存但不能暴曬,保質(zhì)期一年。
2、包裝:250KG鐵桶或散裝供應(yīng),也可按照用戶的要求包裝。
減水劑技術(shù)要求
1、減水劑應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品,減水劑與水泥及摻和料之間應(yīng)具有良好的相容性。當(dāng)將不同功能的多種外加劑復(fù)合使用時,外加劑之間以及外加劑與水泥之間應(yīng)有良好的適應(yīng)性。
2、高效減水劑的技術(shù)要求應(yīng)符合表1的規(guī)定,聚羧酸系減水劑的技術(shù)要求應(yīng)符合表2的規(guī)定,減水劑的勻質(zhì)性應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《混凝土外加劑》(GB8076)的規(guī)定。
表1髙效減水劑的技術(shù)要求
序號 | 檢驗項目 | 技術(shù)要求 | 檢驗方法 |
標(biāo)準(zhǔn)型 | 緩凝型 |
1 | 減水率 | 彡20% | 按GB8076檢驗 |
2 | 含氣量 |
| 按GB8076檢驗 |
3 | 常壓泌水率比 |
| 按GB8076檢驗 |
4 | 壓力泌水率比(用于配制泵送混凝土 時) |
| 按JC473檢驗 |
|
| 1d | >140% | / | 按GB8076檢驗 |
5 | 抗壓強度比 | 3d | >130% | / | 按GB8076檢驗 |
7d | >125% | >125% | 按GB8076檢驗 |
|
| 28d | >120% | >120% | 按GB8076檢驗 |
6 | 60mm坍落度保留值(用于配制泵送 混凝土?xí)r) | / | > 150mm | 按JC473檢驗 |
7 | 凝結(jié)時間差 | 初凝 | -90 min?"+120min | >+90min | 按GB8076檢驗 |
終凝 | / |
8 | 硫酸鈉含量(按折固含量計) |
| 按GB/T8077檢驗 |
9 | Cl-含量(按折固含量計) |
| 按GB/T8077檢驗 |
10 | 堿含量(按折固含量計) |
| 按GB/T8077檢驗 |
11 | 收縮率比 |
| 按GB8076檢驗 |
注:1、按GB 8076進行檢驗的項目,其混凝土坍落度控制值為80mm±10mm。
2、抽檢試驗用水泥宜為工程用水泥。
表2聚羧酸系減水劑的技術(shù)要求
序號 | 檢驗項目 | 技術(shù)要求 | 檢驗方法 |
早強型 | 標(biāo)準(zhǔn)型 | 緩凝型 |
1 | 減水率 | >25% | 按GB8076檢驗 |
2 | 含氣量 |
| 按GB8076檢驗 |
3 | 常壓泌水率比 |
| 按GB8076檢驗 |
4 | 壓力泌水率比(用于配制泵送 混凝土?xí)r) |
| 按JC473檢驗 |
|
| 1d | >180% | >170% | / | 按GB8076檢驗 |
5 | 抗壓強度比 | 3d | >170% | >160% | / | 按GB8076檢驗 |
7d | >145% | >150% | >140% | 按GB8076檢驗 |
|
| 28d | >130% | >140% | >130% | 按GB8076檢驗 |
6 | 60mm坍落度保留值(用于配制 泵送混凝土?xí)r) | / | > 130mm | >150mm | 按JC473檢驗 |
7 | 凝結(jié)時間差 | 初凝 | -90 min? | -90 min? | >+90min | 按GB8076檢驗 |
終凝 | +90min | +120min | / |
8 | 甲醛含量(按折固含量計) |
| 按JG/T223檢驗 |
9 | 硫酸鈉含量(按折固含量計) |
| 按GB/T8077檢驗 |
10 | Cl-含量(按折固含量計) |
| 按GB/T8077檢驗 |
11 | 堿含量(按折固含量計) |
| 按GB/T8077檢驗 |
12 | 收縮率比 |
| 按GB8076檢驗 |
注:1、按GB 8076進行檢驗的項目,同表1髙效減水劑的技術(shù)要求的值一樣。
2、抽檢試驗用水泥宜為工程用水泥。
3、引氣劑應(yīng)選用質(zhì)量穩(wěn)定且引入氣泡細小、分布均勻、能明顯提高混凝 土抗凍性能的產(chǎn)品。引氣劑與減水劑、水泥之間均應(yīng)有良好的相容性。引氣劑的技術(shù)要求應(yīng)符合表3的規(guī)定。
表3引氣劑的技術(shù)要求
序號 | 檢驗項目 | 技術(shù)要求 | 檢驗方法 |
1 | 減水率 | >6% | 按GB8076檢驗 |
2 | 含氣量 | >3.0% | 按GB8076檢驗 |
3 | 常壓泌水率比 |
| 按GB8076檢驗 |
4 | 1h含氣量經(jīng)時變化 | -1.5% ?+1.5% | 按GB8076檢驗 |
|
| 3d | >95% | 按GB8076檢驗 |
5 | 抗壓強度比 | 7d | >95% | 按GB8076檢驗 |
|
| 28d | >90% | 按GB8076檢驗 |
6 | 凝結(jié)時間差 | 終凝 | -90min?"+120min | 按GB8076檢驗 |
初凝 | 按GB8076檢驗 |
7 | 收縮率比 |
| 按GB8076檢驗 |
8 | 相對耐久性指數(shù)(200次) | >80% | 按GB8076檢驗 |
9 | 28d硬化混凝土氣泡間距系數(shù) |
| 《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量 驗收標(biāo)準(zhǔn)》(TB10424-2010) 附錄E |
萘系高效減水劑
萘系高效減水劑根據(jù)其產(chǎn)品中Na2SO4含量的高低,可分為高濃型產(chǎn)品、中濃型產(chǎn)品和低濃型產(chǎn)品,大多數(shù)萘系高效減水劑合成廠都具備將Na2SO4含量控制在3%以下的能力,有些*企業(yè)甚至可將其控制在0.4%以下。Na2SO4含量在15%~20%為低濃型,5%以下為高濃型。[12]
| 高濃型產(chǎn)品 | 中濃型產(chǎn)品 | 低濃型產(chǎn)品 |
Na2SO4含量 |
| 3%~10% | >10% |
減水劑發(fā)展歷史
減水劑國外
20世紀(jì)30年代,人們發(fā)現(xiàn)在混凝土中摻入亞硫酸鹽紙漿廢液之后,能改善拌合物的和易性,強度和耐久性也能得到提高。1935年,美國的E. W.Scripture首先研制成以木質(zhì)素磺酸鹽為主要成分的減水劑,1937年獲得}s},五十年代,在美國滑模混凝土、大壩混凝土和冬季施工混凝土中得到大量使用。1962年日本花王石堿公司服部健一等,首先研制成以R一茶磺酸甲醛縮合物鈉鹽為主要成分的減水劑,簡稱茶系減水劑。這類減水劑具有減水率高的特點,適宜于制備高強(抗壓強度達100 MPa)或坍落度可達20〔二以上混凝土。隨后1964年聯(lián)邦德國研究成功磺化三聚氰胺甲醛樹脂減水劑,該類減水劑與茶系減水劑同樣具有減水率高、早強效果好、低引氣量等特點,同時對蒸養(yǎng)混凝土制品和鋁酸鹽(主要為C3A)含量高的水泥制品適應(yīng)性較好,能制備高強或大流動性混凝土。德國由此發(fā)明了流態(tài)混凝土,使混凝土由原來的人工澆注或吊罐澆注發(fā)展為泵送施工,節(jié)省人力,提高工效,保證質(zhì)量,消除噪音,使混凝土技術(shù)水平與施工水平有了極大的飛躍。
由于高效減水劑對混凝土改性方面的重要貢獻,它的應(yīng)用成為繼鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土之后,混凝土發(fā)展第三次重大突破。以高效減水劑的研制和應(yīng)用為標(biāo)志,使混凝土技術(shù)進入由塑性、干硬性到流態(tài)化的第三代。
90年代初,美國提出高性能混凝土(HPC)的概念,即要求混凝土具有高強度、高流動性、高耐久性等性能,高性能混凝土對減水劑提出了更高的要求,要求高性能減水劑具有減水率高、大流動度和坍落度經(jīng)時損失小等特點。一些新型高效減水劑得了迅速的開發(fā)和應(yīng)用,如聚羧酸系、氨基磺酸系高效減水劑。[13]
減水劑國內(nèi)
我國外加劑的起步較國外稍晚,但是發(fā)展迅速,20世紀(jì)50年代開始木質(zhì)素磺酸鹽和引氣劑的研究和應(yīng)用;到70年代以后,茶系高效減水劑、蔥系高效減水劑等都有了自主研發(fā)的產(chǎn)品;90年代后期,改性三聚氰胺、氨基磺酸鹽、脂肪族高效減水劑快速發(fā)展;2006年以來,在高速鐵路建設(shè)的帶動下,聚羧酸系高性能減水劑也獲得了快速的發(fā)展。減水劑促進了我國混凝土新技術(shù)的發(fā)展,促進了工業(yè)副產(chǎn)品在膠凝材料系統(tǒng)中的應(yīng)用,已經(jīng)逐步成為優(yōu)質(zhì)混凝土的材料。[14]