简析酸醚比对混凝土性能的影响
马如建
减水剂研发课题组
摘要：
聚羧酸系减水剂具有高减水率和控制混凝土坍落度损失等优点，研究开发新型聚羧酸系减水剂受到广泛关注。本文以TPEG、AA等为主要原料，在引发剂和链转移剂的作用下，通过自由基聚合合成醚类聚羧酸减水剂，研究了酸醚比条件减水剂对混凝土性能的影响。
关键词：醚类聚羧酸，酸醚比，自由基聚合，混凝土
1.前言
聚羧酸高效减水剂是一类分子结构呈梳形、含多羧基的聚合物表面活性剂，在低掺量下，不改变混凝土施工性能的同时能大幅度地减少混凝土用水量，并显著地提高混凝土的强度；或在低水胶比时显著地改变混凝土的工作性，且坍落度经时损失小。其掺量低、减水率高、保坍性能高、混凝土收缩率低、与水泥相容性较好、分子结构上可调性强、高性能化的潜力大以及环保等优点使其越来越受到土木界研究者的广泛关注。
2.减水机理及分子结构对性能的影响
高效减水剂大都属于阴离子型表面活性剂，掺入水泥中吸附在水泥粒子表面，并离解成亲水和亲油作用的有机阴离子基团。通常用Zeta电位表征分散作用，Zeta电位越大，水泥胶粒间的静电斥力越大，分散作用越显著。而对于聚羧酸盐系高效减水剂，其Zeta电位较低(仅为-10～-15mV)，但掺入水泥浆体同样具有优异的分散性，而且坍落度损失小。这是因为聚羧酸盐系减水剂成梳状吸附在水泥层上，一方面其空间作用使得颗粒分散，减少凝聚，另一方面，其长的侧链在有机矿物相形成时仍然可以伸展开，因此聚羧酸盐系高效减水剂受到水泥的水化反应影响小，可以长时间地保持优异的减水分散效果、减小坍落度损失。另外，聚羧酸盐系高效减水剂大分子链上一般接枝不同的活性基团，如具有一定长度的聚氧乙烯链、羧基、磺酸基，-COOH和-SO3Na等对水泥颗粒产生分散和流动作用的极性基团，同时醚键中氧与水分子形成较强的氢键，并形成一层亲水的立体保护膜，对分散保持性有一定的作用。因此，聚羧酸盐系高效减水剂分子中静电斥力与侧链的空间效应使其具有优异的综合效
应。 活性基团的作用使得聚羧酸盐系减水剂具有不同于其它高效减水剂的机理，不但具有对水泥颗粒极好的分散性，而且能保持水泥净浆流动度经时损失很小。
3.实验部分
3.1 原材料及仪器
单体Ａ，工业级；马来酸酐（ＭＡ），工业级；丙烯酸（ＡＡ），工业级；引发剂，分析纯；链转移剂，分析纯；水浴锅；四口烧瓶；冷凝回流管等。
3.2 减水剂合成
将A和水一次性加入烧瓶溶解，升温到一定温度，滴加引发剂，转移剂及丙烯酸。在此温度保温一定时间，反应结束后得到醚类聚羧酸减水剂。采用正交方法改变酸醚比进行实验，得到最佳酸醚比。
3.3 减水剂性能测试
按照混凝土外加剂匀质性试验方法测试净浆流动度、减水率、含气量、强度等指标。
4.结果与讨论
4.1不同酸醚比的减水剂净浆流动度和胶砂减水率(掺量1%)见下表：
 通过上表可以看出同1%掺量下的净浆流动度明显在酸醚比2.5时达到最佳；胶砂减水率在酸醚比2.5达到最大为27.3%。
4.2不同酸醚比的减水剂混凝土性能(掺量1%)见下表：
 通过上表可以看出在混凝土的性能测试中虽然强度总体能达标，但还是能看出效果的差距的。酸醚比2.5时，减水率和混凝土强度都比较高。
5.结论
1. 采用控制变量试验法得出最佳酸醚比能够较为快速的完成。
2. 通过不同酸醚比合成的减水剂测定净浆流动度和胶砂减水率发现在酸醚比为2.5时性能能够达到最佳状态。
3. 2.5的酸醚比的减水剂对混凝土的和易性表现的也较为合适
4. 此醚类最终酸醚比定位为2.5为减水剂性能的最佳状态
6.参考文献
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2. 张远曙，储思远；X404缓凝高效减水剂在三峡工程抗冲磨混凝土中的应用[J]；工程质量；2002年06期
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5. 李崇智；新型聚羧酸系减水剂的合成及其性能研究[D]；清华大学；2004年
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