关键词：聚羧酸系高性能减水剂、高强、高性能混凝土。
1引言
随着经济发展及建筑技术的进步，高性能混凝土应运而生，高性能减水剂作为高性能混凝土中不可缺少的组成在混凝土技术中有着重要的作用。SPS-8高性能减水剂掺入混凝土中可以控制混凝土的用水量，克服坍落度损失过大，控制凝结时间。
目前国内使用的高效减水剂的种类主要有萘系、多环芳烃系、密胺系，近几年来为了适应混凝土技术的发展，相继研制和生产了脂肪族系、氨基磺酸系和聚羧酸系等高性能减水剂，在高性能混凝的应用上有许多成功的案例。
上海申立建材有限公司生产的SPS—8聚羧酸盐系高效减水剂属新一代环保型高性能减水剂，生产过程中不使用甲醛，在生产和使用过程中不会造成环境污染，具有掺量小、使用范围广等特点，特别适用于高掺量掺合料混凝土，能明显降低混凝土成本。
2 SPS-8聚羧酸系高性能减水剂产品简介
SPS-8高性能减水剂是一种由长短活性侧链和镶嵌有磺酸基乙烯基的丁烯二元羧酸脂单体共聚成的低聚水溶性树脂，呈淡棕色粘稠性液体，含固量为 20%-25% ,密度为1.050 –1.080。掺入混凝土中对水泥的分散能力来自其立体位阻效应和静电斥力，其性能决定于合成时醇酸摩尔比、醇的分子量、交联剂、引发剂的用量及合成各阶段的温度、反应时间的控制。
3生产工艺简介
3.1 工艺简介
以顺丁烯二酸酐为酰化剂与聚乙二醇 在一定温度、时间、催化等条件下进行酯化反应，得到聚氧乙烯基烯丁酯单体，在引发剂的作用下，酯化单体与AS发生齐聚和共聚，得到低聚水溶性聚羧酸树脂，加碱中和，调节密度和pH值达到预定指标，即得到合格的SPS-8成品，送往成品槽。
3.2 主要反应
3.2.1 酯化
考虑到羧酸酐比羧酸的酰化性能要强，适用于较难反应的空间阻碍较大的聚合二元醇直接酯化，选用顺丁烯二酸酐作酰化剂又能克服因烯酯酸易自聚而必须使用阻聚手段。简化工艺便于操作。
酯化反应可用下式表示：
考虑到只有乙烯基才能在聚合物主链上引入较长的饱和碳氢链段，选用带有聚氧乙烯基长链的聚乙二醇与顺丁烯二酸酐进行酯化是合理的。带有聚氧乙烯基长链的聚乙二醇分子量可从400—20M中取4—5种进行组合，用聚合度总数及加权平均分子量控制其变化，聚合度总数及加权平均分子量影响到产品的分散及缓凝性能，聚合二元醇的分子量过小和过大都会影响聚合操作，聚合产物黏度过大甚至暴聚。
反应产物将得到双酯和少量的单酯
其中n是10—150 的整数
3.2.2 聚合
羧酸酐与聚乙二醇的重量比以及侧链的分子量（即长度）确定后，合成的关键在于产品的分子量即聚合度的控制，引发剂的用量、浓度及使用方法是关键。聚合时将少量带有磺酸基团的烯丙基单体镶嵌在分子链中，增加产品的静电力以改善分散性。
3.2.3 中和及调整
加入氢氧化钠溶液将引发剂和未酯化的羧酸中和成钠盐。同时调节PH值及密度至规定值。最终产物可用以下结构式表示：
4 SPS-8聚羧酸系高性能减水剂产品性能检验
4.1 上海建筑科学研究院检测站检测结果
其中：检测用水泥为联合PO 42.5；掺量1.0%（以水泥计）。检测试样随机取于上海申立建材有限公司SPS-8发货大槽。
表1 上海建筑科学研究院检测站检测结果
|
匀质性检验结果 |
混凝土试验检验结果 | |||
|
检验项目 |
检验结果 |
检验项目 |
标准 |
检验结果 |
|
外观 |
浅棕色液体 |
减水率，% |
≥12 |
28 |
|
PH值 |
8.9 |
泌水率比，% |
≤95 |
0 |
|
固体含量，% |
20.2 |
含气量，% |
≤4.0 |
3.4 |
|
密度，g/ml |
1.064 |
初凝凝结时间差，min |
-90～+120 |
+95 |
|
砂浆减水率，% |
- |
终凝凝结时间差，min |
-90～+120 |
+66 |
|
氯离子含量，% |
0.03 |
1d抗压强度比，% |
≥140 |
194 |
|
碱含量，% |
1.62 |
3d抗压强度比，% |
≥130 |
194 |
|
表面张力，mN/m |
37.2 |
7d抗压强度比，% |
≥125 |
196 |
|
净浆流动度，mm |
276 |
28d抗压强度比，% |
≥120 |
154 |
|
|
|
28d收缩率比，% |
≤135 |
102 |
|
|
|
对钢筋锈蚀作用 |
无锈蚀 |
无锈蚀 |
4.2 SPS-8聚羧酸系高性能减水剂对水泥适应性试验
4.2.1 水泥净浆流动度及经时损失
按GB/50119-2003付录A测定六种水泥的净浆流动度及经时损失见（图1）。由图1看出SPS-8对不同水泥的适应程度，对冀东水泥、天山水泥不适应，对其他四种水泥均有良好的效果。
图1不同水泥静浆流动度及经时损失
4.3 掺量对净浆流动度及经时损失的影响
图2是SPS-8聚羧酸系高效减水剂在联合PO 42.5水泥中掺量从0.8％-1.2％的净浆流动度和经时损失。从图2可以看出SPS-8聚羧酸系高效减水剂在联合PO 42.5水泥中掺量到达0.8%时已有较好的效果，经时损失都比较小。掺量在1.0％以上时随着时间的延长流动度还有所增长，但随着掺量增加会出现泌水。
图2掺量对净浆流动度及经时损失的影响
4.4 SPS-8聚羧酸系高性能减水剂掺量对沙浆减水率的影响
由图3可以看出SPS-8聚羧酸系高性能减水剂对于联合水泥PO42.5 ，掺量从0.4％增加到1.2％时减水率随之直线上升，SPS-8聚羧酸系高性能减水剂掺量达0.8%时沙浆减水率已达到20%以上。
图3掺量对沙浆减水率的影响
5 SPS-8聚羧酸系高性能减水剂应用试验
5.1原材料的取样及检测
SPS-8聚羧酸系高性能减水剂应用试验样品随机取样于SPS-8发货大槽，水泥、砂、石、掺合料随机取样于各用户，其中砂、石、粉煤灰、矿粉经上海浦东预拌混凝土有限公司试验室检测。
5.2 商品混凝土配制试验
5.2.1 C50商品混凝土配制 （水泥：山东榴园）
表2 C50商品混凝土商品配制
|
W kg |
C kg |
F S kg |
G kg |
SPS |
初坍 mm |
60min mm |
120min mm |
|
170 |
330 |
760 |
1070 |
3.9 |
210 |
210 |
220 |
抗压强度
|
期龄d |
R3 |
R7 |
R28 |
|
抗压强度Mpa |
31.0 |
45.0 |
60.0 |
5.2.2 C80商品混凝土配制
表3 C80 商品混凝土商品配制
|
序号 |
水泥 |
W kg |
C kg |
F kg |
K kg |
S kg |
G kg |
SPS-8掺量 |
坍落度mm |
2hr mm |
|
1 |
嘉新PO 42.5 |
155 |
440 |
70 |
80 |
643 |
1013 |
9.36/1.6 |
240/700*700 |
240/700*700 |
|
2 |
联合PO 42.5 |
155 |
440 |
70 |
80 |
642 |
1013 |
9.36/1.6 |
245/700*700 |
235/700*700 |
|
3 |
奉贤海螺 |
145 |
365 |
60 |
100 |
636 |
1084 |
7.15/1.3 |
235/600*600 |
200/430*430 |
抗压强度
|
序号 |
期龄 水泥、抗压强度 |
R3 MPa |
R7 MPa |
R28 MPa |
R60 MPa |
|
1 |
嘉新PO 42.5 |
46.7 |
62.7 |
82.9 |
85.5 |
|
2 |
联合PO 42.5 |
41.6 |
61.7 |
78.7 |
83.1 |
|
3 |
奉贤海螺PO 42.5 |
37.9 |
59.2 |
81.5 |
/ |
5.3以萘系缓凝高效减水剂和聚羧酸系高性能减水剂配制商品混凝土的经济分析
|
序号 |
强度等级 坍落度 |
每米3混凝土材料用量（kg） |
萘系 |
聚羧酸系 |
木质素系 | |||||
|
W |
P-O42.5 |
K |
F |
S |
G |
SP-406 |
SPS-8 |
SP-403 | ||
|
1 |
水下C30 200± |
142 |
258 |
/ |
172 |
770 |
1001 |
/ |
5.59 |
/ |
|
2 |
|
195 |
380 |
/ |
55 |
636 |
1035 |
/ |
/ |
2.61 |
|
3 |
C40 180± |
152 |
160 |
80 |
175 |
755 |
1050 |
/ |
4.15 |
/ |
|
4 |
|
193 |
380 |
/ |
80 |
664 |
1012 |
6.9 |
/ |
/ |
|
5 |
C50 180± |
170 |
280 |
70 |
70 |
750 |
1030 |
/ |
4.2 |
/ |
|
6 |
|
170 |
470 |
/ |
55 |
610 |
1048 |
7.9 |
/ |
/ |
|
7 |
C60 180± |
170 |
330 |
70 |
70 |
740 |
1020 |
/ |
4.7 |
/ |
|
8 |
|
190 |
550 |
/ |
30 |
619 |
1017 |
11.6 |
/ |
/ |
|
9 |
C80 180± |
155 |
440 |
80 |
70 |
642 |
1013 |
/ |
9.44 |
/ |
|
10 |
|
140 |
PⅡ52.5 440 |
80 |
70 |
660 |
1030 |
23.6 |
/ |
/ |
商品混凝土经济分析
|
序 号 |
混凝土 强度等级 |
胶凝材料 总量kg |
外加剂 |
成本核算（元/m3砼） |
总成本 不计水砂石 | |||
|
水泥 |
595矿 |
粉石灰 |
外加剂 | |||||
|
1 |
水下C30 |
430 |
SPS-8 |
69.66 |
/ |
17.2 |
36.34 |
123.2 |
|
2 |
水下C30 |
435 |
SP403 |
102.6 |
/ |
5.5 |
4.7 |
112.8 |
|
3 |
C40 |
415 |
SPS-8 |
43.2 |
16.0 |
17.5 |
26.98 |
103.7 |
|
4 |
C40 |
460 |
SP406 |
102.6 |
/ |
8.0 |
17.25 |
127.8 |
|
5 |
C50 |
420 |
SPS-8 |
75.6 |
14.0 |
7.0 |
27.3 |
123.9 |
|
6 |
C50 |
523 |
SP406 |
126.9 |
/ |
5.5 |
19.75 |
152.2 |
|
7 |
C60 |
470 |
SPS-8 |
89.1 |
14.0 |
7.0 |
30.6 |
140.7 |
|
8 |
C60 |
580 |
SP406 |
148.5 |
/ |
3.0 |
29. |
180.5 |
|
9 |
C80 |
590 |
SPS-8 |
118.8 |
16.0 |
7.0 |
61.36 |
203.2 |
|
10 |
C80 |
590 |
SP406 |
123.2 |
16.0 |
7.0 |
66.08 |
212.3 |
|
注：1、经济指标不计划水、砂、石的价格； 2、PO42.5价格以270元/吨计算，PO52.5以280元/吨计； 3、SPS-8聚羧酸系高性能减水剂以6500元/吨计； 4、SP406萘系高效泵适剂以2500元/吨计； 5、SP403普通型泵适剂以1800元/吨计。 | ||||||||
6 SPS-8聚羧酸系高性能减水剂应用实例
SPS-8聚羧酸系高性能减水剂已成功用于中环线 1.2标C50盖梁，用于福州某码头工程海工C45 混凝土。SPS-8聚羧酸系高性能减水剂用于杭州湾大桥水下灌注桩墩身及立柱工程部位。
7 结束语
SPS-8聚羧酸系高性能减水剂由于其掺量小、减水率高、适应性好，适用于高强高性能混凝土，海工混凝土。经论证配制C40、 C50 、C60、C80商品混凝土价格比萘系便宜。SPS-8聚羧酸系高性能减水剂的推广应用还需做大量工作，在实践中总结经验，充分发挥其性能，为高性能、高耐久性混凝土的技术的发展作出贡献。
pt 0cm 5.4pt; mso-border-insideh: .5pt solid windowtext" cellSpacing=0 cellPadding=0 border=1>
返回主页面序号
水泥
W
kg
C
kg
F
kg
K
kg
S
kg
G
kg
SPS-8掺量
坍落度mm
2hr
mm
1
嘉新PO 42.5
155
440
70
80
643
1013
9.36/1.6
240/700*700
240/700*700
2
联合PO 42.5
155
440
70
80
642
1013
9.36/1.6
245/700*700
235/700*700
3
奉贤海螺
145
365
60
100
636
1084
7.15/1.3
235/600*600
200/430*430
返回主页面
