減水保塑劑的研制與應(yīng)用技術(shù)總結(jié)

1、減水保塑劑的研制開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)總結(jié)1減水保塑劑的研發(fā)機(jī)理摘要：本文研究了礦粉對(duì)高效減水劑的吸附與解析的過程；用礦物質(zhì)粉體為 減水劑載體，吸附減水劑之后，經(jīng)過干燥、粉碎，得到礦粉減水劑（或稱減水保 塑劑）。將其摻入水泥漿中或混凝土中，能增人凈漿流動(dòng)度或混凝土坍落度的損失。關(guān)鍵詞：礦粉減水劑載體凈漿流動(dòng)度混凝土坍落度1.1引言當(dāng)前我國(guó)的高效減水劑有蔡系、三聚氤胺系、氨基磺酸鹽系及聚竣酸系四人 類。前兩系列的減水劑拌制混凝土吋，混凝土的坍落度損失快，不利于泵送施工 及夏季施工；聚竣酸系列減水劑也需要摻入緩凝劑以后，才能有效的控制坍落度 損失；氨基磺酸鹽系高效減水劑，雖然控制坍落度損失功能好，但摻量稍

2、高，則 易泌水，也不利于混凝土泵送施工，影響混凝土質(zhì)量。減水保塑劑是在原有專利的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了礦粉對(duì)高效減水劑的吸附 與解吸作用，發(fā)現(xiàn)利用某種礦粉為減水劑的載體，在減水劑溶液中能吸附減水劑; 而吸收了減水劑的礦粉再投入到水中，被吸附的減水劑又能緩慢解吸釋放出來。 因此，利用這種礦粉減水劑摻入混凝土中，既可以增人坍落度，又可以控制坍落 度的經(jīng)吋損失。而口即使摻量偏高，也沒有泌水現(xiàn)象，保證混凝土的流動(dòng)性和均 勻性。特別是如果使用的荼系減水劑的na2so4含量過高吋，礦粉能通過離子交換， 消除一部分na+的影響。本項(xiàng)目所研發(fā)和生產(chǎn)的減水保塑劑是通過物理吸附和解吸作用而得到的，礦 粉本身是一種無

3、機(jī)材料，對(duì)混凝土無害，也無緩凝作用。試驗(yàn)應(yīng)用證明，減水保塑劑在工程中應(yīng)用的成本與現(xiàn)在含有緩凝型的茶系高 效減水劑相當(dāng)或稍高，但減水保塑劑的混凝土強(qiáng)度提高約10%,性能也提高。1.2試驗(yàn)原材料天然礦粉：以山東濰坊產(chǎn)的斜發(fā)沸石制成，陽離子交換容量120mep/100g,細(xì) 度通過200目o高效減水劑：蔡系，代號(hào)a,普通型，粉劑，nazscu含量210%,減水率約20%；氨基磺酸鹽系，代號(hào)b,水劑，固含量45%,減水率25%水泥：三菱牌p*o 42.5；濰坊水泥（立窯）p9 32.5砂：河砂，中砂，級(jí)配合格，表觀密度2600 kg/m3,松堆密度1450kg/m3石：石灰石碎石，粒徑520mm,級(jí)配

4、合格，表觀密度2650 kg/m3,松堆密 度 1450kg/m3水：飲用水1.3實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論實(shí)驗(yàn)研究工作按以下四個(gè)方面進(jìn)行：礦粉對(duì)高效減水劑的吸附與解附作用；礦粉減水劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng)度實(shí)驗(yàn)；礦粉減水劑控制混凝土坍落度損失試驗(yàn)；減水保塑劑的工程應(yīng)用試驗(yàn)。1.3礦粉對(duì)高效減水劑的吸附與解吸試驗(yàn)將礦粉100g共4份，分別放入含固量45%的水劑高效減水劑中，每隔30min 將含礦粉的水劑減水劑抽濾、沖洗、烘干、稱重，得到礦粉浸泡30min, 60min, 90min及120min后的重量。計(jì)算出礦粉對(duì)減水劑的吸附量。如表所示。表1-1礦粉對(duì)減水劑的等溫吸附量（g/10g）減水劑類型時(shí)間（

5、min）3()6090120a5.7b5.8將礦粉對(duì)高效減水劑吸附飽和后，得到礦粉減水劑a及b,分別取樣100g,放入水中，測(cè)定30min, 60min, 90min及120min減水劑排放入水中的量，如表1-2所示。表12礦粉減水劑在水溶液中的等溫排放量（g/10g）減水劑類型時(shí)間（min）306090120a2.33.344.5b4.6按表11、表1-2的結(jié)果作圖，得到礦粉對(duì)減水劑a和b的吸附與解吸排放 曲線，如圖11、圖12所示。由圖11、圖12可見：礦粉對(duì)減水劑a、b的吸附量，在90min前幾乎是線 性增加；90min后基木上達(dá)到飽

6、和狀態(tài)。對(duì)減水劑飽和吸附值約5.65.8g/10g；繼 續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，吸附量增加甚微。礦粉減水劑在水中的解吸排放 量隨著時(shí)間的增長(zhǎng)不斷的增加，但 其排放量的極限值低于飽和吸附 值。如圖m中，排放量最大值為 4.5g/10g礦粉減水劑，而吸附值為 5.5g/10g礦粉；圖12中，排放量 最大值為4.2g/10g,而吸附值為 5.8g/10g。也就是說，有少量的高 效減水劑殘留在礦粉孔隙中。1.3.2礦粉減水劑對(duì)水泥凈漿流動(dòng) 度的影響圖11礦粉對(duì)減水劑a的等溫吸附與排放曲擁放時(shí)間（min）以水泥500g,水150ml,礦粉 減水劑 10g,按 gb/t-8077-2000 進(jìn) 行凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)，測(cè)定

7、其經(jīng)時(shí)變 化，結(jié)果如表1-3所示。時(shí)間(mi n) 水泥品種初始306090120三菱 p-042.5238240240270260濰坊 p-042.5220200200180175由表13可見，礦粉減水劑能有效的控制水泥凈漿流動(dòng)度損失。在120min內(nèi)， 三菱水泥凈漿流動(dòng)度不僅不降低，反而增大了 9.2%。而對(duì)濰坊立窯水泥的流動(dòng)度約降低了 20%,可能是由于水泥中的f-cao或c3a 含量過高，造成的凈漿流動(dòng)性降低。1.3.3混凝土坍落度經(jīng)時(shí)變化混凝土試驗(yàn)的配合比如表14所示。測(cè)定的混凝土 2h內(nèi)坍落度經(jīng)時(shí)變化及各 齡期的強(qiáng)度如表15所示。由試驗(yàn)結(jié)果可見，經(jīng)過2h,混凝土坍落度由200mm降

8、至165mm,降低了 17.5%,但是坍落度仍在160mm以上，仍能滿足施工泵送要求。表14混凝土配合比單方混凝土材料用量(kg/m3)注水泥粉煤灰砂碎石水礦粉減水劑w/c3501007501100 18011.25 (2.5%)0.40三菱水泥表15混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)變化及強(qiáng)度坍落度(nun)經(jīng)時(shí)變化抗壓強(qiáng)度(mpa)初始時(shí)間(11:20)70min(12:30)120min(13:20)3d7d28d20019016516.425.642.0本資料完整版word格式資料地址http:/down1 zhulong com/tech/detai iprof733113sg htm更多技術(shù)總結(jié)房

9、建工程精品資料推薦http:/sg zhulong com/tech/prof_sg461010 htm1.3.4礦粉減水劑對(duì)混凝土坍落度損失控制機(jī)理試驗(yàn)證明，混凝土的坍落度損失和水泥漿的表面屈服值增大都與帀聲密|舅.賈 減水劑的殘存量(實(shí)為水泥粒子對(duì)減水劑的吸附量)。如圖13、圖i/聽鄲魁理3以w/c=o.4的水泥漿，對(duì)比摻與不摻礦粉減水劑時(shí)的zeta電位的變化，結(jié)果 如圖1-5所示。不含礦粉減水劑的水泥漿的zeta電位絕對(duì)值迅速降低，30min由5.5mv 降低至 4.7mv, lh 降低至 4.2mv。但是含礦粉減水劑的水泥漿，初始由5.95mv, 140min內(nèi)基木上維持在6mv的水平

10、，水泥漿保持在良好的分散狀態(tài)和流動(dòng)性。由此可見，礦粉減水劑能控制凈漿流動(dòng)度及混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)變化，主要是由礦粉減水劑緩慢釋放減水劑，維持水泥顆粒表面對(duì)減水劑的吸附量，保持水泥 粒子表面的zeta電位，使水泥粒子處于分散狀態(tài)，從而維持坍落度在某一經(jīng)時(shí)內(nèi) 基本不變。u«««蝕舉 ds2 on n oo 325201510言巴翅惟5邇從溢«dsk 7 6i .o2015105 0204060804020kii經(jīng)過時(shí)間(uin)經(jīng)過時(shí)間(min)圖13坍落度經(jīng)時(shí)變化與高效減水劑殘存濃度圖14水泥漿屈服值經(jīng)時(shí)變化與高效減水劑 殘存濃度建筑資料下載就在算龍網(wǎng)1.4

11、結(jié)論1. 由于某種礦粉對(duì)減水劑有吸附和解吸的作用，故可以作減水劑的載體；2. 礦粉在減水劑屮，經(jīng)過吸附減水劑以后，能研制出礦粉減水劑（減水保塑 劑）；3. 礦粉減水劑摻入水泥凈漿中，或混凝土中，能控制凈漿流動(dòng)度或混凝土坍 落度的經(jīng)時(shí)損失；4. 礦粉減水劑通過緩慢釋放減水劑，補(bǔ)充到水泥漿中或混凝土中，維持水泥 顆粒表而對(duì)減水劑的吸附量，保持表而zeta電位的大小，維持水泥的分散狀態(tài)， 從而控制坍落度或流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)變化；5. 礦粉減水劑完全是一種物理效應(yīng)，對(duì)水泥混凝土無害。2減水保塑劑(礦粉減水劑)的保塑機(jī)理將減水保塑劑單獨(dú)摻入混凝土中，或與高效減水劑共同摻入混凝土中，除了 使混凝土的坍落度增大以

12、外，還能維持混凝土的坍落度經(jīng)時(shí)3h基木上無變化，保 證混凝土夏季或長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)氖┕?。本部分?nèi)容進(jìn)一步闡明礦粉減水劑的保塑機(jī) 理。2.1混凝土拌合物流動(dòng)性經(jīng)時(shí)變化的試驗(yàn)。按表21配合比試拌15l混凝土，測(cè)定其坍落度的經(jīng)時(shí)變化如圖21所示。表21試驗(yàn)用混凝土配合比編號(hào)混凝土材料用量(kg/m3)礦粉減水劑水泥水砂碎石超細(xì)粉高效減水劑1500185600120002.5024751856001200252.503475185600120000304500185600120002.515注：編號(hào)1, 2, 4均為摻入高效減水劑；編號(hào)3不摻高效減水劑，直接摻入6%的礦粉減水劑；編號(hào)4除了摻高效減水劑0.

13、5%外，還摻入3%的礦粉減水劑。s2-1混凝土坍落度的經(jīng)時(shí)變化由圖2-1 nj見，no.l, no.2混凝土坍落度損失很快，在試驗(yàn)溫度(32°c),經(jīng)過30min,坍落度降至初始坍落度的一半；而no.3, no.4的混凝土經(jīng)過120min,(a)流化前(6)流化后圖23高效減水劑摻入 前后的水泥漿結(jié)構(gòu)腳左，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)自由水處i約束狀念 圖右，自由水算放出* 水泥漿處于流動(dòng)狀態(tài)圖24蔡系減水劑在水中的解離建筑資料下載就在級(jí)龍網(wǎng)坍落度仍保持原來的水平；說明礦粉減水劑單摻或與高效減水劑雙摻，均能使混 凝土拌合物保塑。2.2水泥粒子的凝聚與分散水泥加水拌合時(shí)，形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，自由水處于 約束

14、狀態(tài)，流動(dòng)性差。但摻入一定量的減水劑后，水 泥粒子表面吸附了高效減水劑的粒子，水泥粒子在靜 電斥力的作用下，使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞，把其中的自由水 分釋放出來，水泥漿的流動(dòng)性提高。如圖2-2.圖2-3圖22水泥粒子的凝聚與分散2.2.1減水劑在水泥漿屮的吸附與雙電 層的形成高效減水劑摻入水泥漿中后，產(chǎn) 生解離，生成無機(jī)陰離子和金屬陽離 子，如圖24所示。無機(jī)陰離子由兩部分組成,一部分 是有機(jī)鏈部分，是難溶于水而易溶于油 的親油部分;另一部分是難溶于油易溶 于水的親水部分。如圖25所示。無機(jī)陰離子部分，借助于分子間的引力和水泥顆粒作用，被定向吸附于水泥顆粒表面。親水端朝向水溶液，親油端建筑資料下載就在級(jí)

15、龍網(wǎng)與水泥顆粒相連，也即水泥顆粒被負(fù)粒子包圍，帶負(fù)電。但是，整個(gè)水泥漿溶液 是中性的，故介質(zhì)中應(yīng)有等量的反離子存在，亦即有金屬nj存在。在水泥顆粒表 面吸附的陰離子及溶液中的陽離子構(gòu)成雙電層。如圖2-6所示。圖26水泥顆粒表面的雙電層 (無機(jī)陽離子和有機(jī)陰離子)水泥顆粒表面雙電層形成雙電層電位，或叫zeta 電位。如果考慮水泥顆粒之間的雙電層電位的作用， 就可以觀察到水泥粒子的凝聚與分散，也就是坍落度 增大與損失的機(jī)理，從中了解礦粉減水劑的作用。 2.2.2.水泥粒子間作用的總能量與粒子間距離的關(guān)系 當(dāng)具有雙電層的兩個(gè)水泥粒子相接近時(shí)，在水泥 顆粒周圍的離子會(huì)重合而產(chǎn)生靜電斥力；此外，水泥顆粒

16、之間還受范德華引力作用。這兩種力(或位能)都是粒子間的函數(shù)。以va表示 水泥兩粒子間的范德華引力，vr表示水泥兩粒子間的靜電斥力。將va與vr作用,如圖27所示。圖27各種條件下兩粒子間相互作用能與距離的關(guān)系圖27中橫坐標(biāo)表示兩粒 子間的距離；縱坐標(biāo)時(shí)表示粒 子之間具有的位能。va是范 德華引力位能隨距離的變化 曲線；vr為靜電斥力未能隨 距離變化的曲線，斥力作用僅限于雙電層的范圍內(nèi)，雙電層以外就不存在了。兩粒子間相互作用的總位能v與 距離的關(guān)系，由va及vr兩條曲線疊加而得。圖27(a)在曲線上形成極大值£沐，圖中c點(diǎn)是能量最小的狀態(tài)，也就是平衡 狀態(tài)，意味著兩粒子合并在一起，也就

17、是凝聚。但如果兩粒子間距離為a,由a運(yùn) 動(dòng)至c必須經(jīng)過b點(diǎn)，也即要翻越能峰vmax，vmax是阻礙水泥粒子產(chǎn)生凝聚的位 壘。圖2-7(b)是不存在極大值的情況，容易產(chǎn)生凝聚。建筑資料下載就在級(jí)龍網(wǎng)圖2-7(c)表示由于布朗運(yùn)動(dòng)而引起碰撞粒子凝聚的情況。由此可見，粒子的分散與凝聚，取決于能峰的大小，而能峰的大小乂由vr曲 線(雙電層斥力的位能曲線)來決定。這乂與水泥顆粒表面對(duì)減水劑吸附的量的大小 有關(guān)，能不斷補(bǔ)充減水劑消耗，維持水泥粒子間的雙電層斥力，就能維持坍落度, 即能保塑。2.3混凝土坍落度損失與高效減水劑含量的關(guān)系日本的服部健一等人研究了混凝土拌合物中高效減水劑含量變化與坍落度變化的關(guān)系

18、如圖28所示:、jiy£5經(jīng)過時(shí)間(min)圖2-9水泥漿屈服值經(jīng)時(shí)變 化與高效減水劑(sp)殘存濃度離析©可以測(cè)定 坍落度初期l- 坍落度4假想經(jīng)過時(shí)間圖2-10減水劑的添加與坍落度損失模式圖圖28高效減水劑(sp)的殘 存量與坍落度的經(jīng)時(shí)變化隨著混凝土中高效減水劑殘存 量的降低，坍落度損失加快，如圖 29所示。隨著sp的下降，水泥漿 的屈服值迅速增大，也即坍落度損 失加快。本資料完整版word格式資 料地址http:/down1 zhulong com/tech/detai iprof733113sg htm更多技術(shù)總結(jié)房建工程精品資料推薦http:/sg. zhulo

19、ng com/tech/prof_sg461010 htm由上述可見，要控制坍落度損失，關(guān)鍵是控制新拌混凝土中減水劑的殘存濃 度。高效減水劑的添加量與坍落度恢復(fù)及損失的模式圖如圖210所示(圖中：曲線 2：通過多次添加減水劑，使坍落度得以維持；曲線1：通過后添加減水劑b,使 坍落度得以恢復(fù)；曲線3：在s時(shí)間時(shí)再添加減水劑b,混凝土產(chǎn)生離析)。服部健 一等人也通過反復(fù)添加高效減水劑，維持混凝土的坍落度，如圖211所示。經(jīng)過 的時(shí)間長(zhǎng)，要恢復(fù)到原來的坍落度水平，需要添加的減水劑的量多。經(jīng)過不同時(shí) 間，添加量都一樣時(shí)，坍落度達(dá)不到原來水平，而是緩慢地?fù)p失，如圖212所示。2.4礦粉減水劑的添加與坍落度經(jīng)時(shí)變化20墓體外加劑0,25%金24%荔系sp- 1 ,11 1 10204060 w經(jīng)過時(shí)間（min）0300kg/m打必"59, 5/a«ft5l經(jīng)過時(shí)間(min)圖2-12減水劑添加時(shí)間 對(duì)坍落度經(jīng)時(shí)變化的影響通過礦粉減水劑的牛產(chǎn)原理及試驗(yàn)，通過混凝土坍落度損失的研究與試驗(yàn)， 將礦粉減水劑進(jìn)行了控制混凝土坍落度損失的試驗(yàn)，配合比如表22,混凝土坍落 度經(jīng)時(shí)變化如表2-3所示：圖2n坍落度的恢復(fù)與減 水劑添加量和添加時(shí)間關(guān)系表22混凝土保塑對(duì)比試驗(yàn)(氣溫18&