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改性三聚氰胺高效減水劑的研制及其應用

放大字體  縮小字體 發布日期:2008-07-02  來源:中國混凝土網  作者:中國建筑材料科學研究院 白杰
核心提示:改性三聚氰胺高效減水劑的研制及其應用

  一:改性三聚氰胺高效減水劑(SM-M)的合成

  聚氰胺高效減水劑是1962年由德國提出先縮聚后磺化的二步法合成工藝,后又改進為先羥甲基化,再磺化,最后酸縮聚三步法工藝。目前國內多采用四步法合成該類減水劑,包括羥甲基化、磺化、酸性縮聚、堿性重排:

(1)單體配制:羥甲基化反應 ;
(2)單體磺化:將合成的單體,用亞硫酸氫鈉(NaHSO3)、亞硫酸鈉(Na2SO3)或焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)等分子中含有-SO3H的物質作為磺化劑,在堿性條件下進行磺化反應,通過反應制得單磺酸鹽;
(3)單體縮合:將單磺酸鹽置于一定的介質條件下,羥甲基之間縮合而生成醚鍵,使羥甲基三聚氰胺單磺酸鈉單體之間以醚鍵相互聯接起來,制成能溶解于水的線性高分子; 
(4)堿性重排:通過控制反應條件控制聚合物的相對分子質量,使產物達到最佳減水增強效果,最終產品固含量可達40%,硫酸鈉低于4%;
  單體磺化、單體縮合

  本項目六步法合成概要

(1)酰亞胺類物質在堿性條件下水解,生成水溶性高分子—第一預聚單體。

(2)三聚氰胺在甲醛存在的條件下進行羥甲基化反應,生成具活性官能團的物質。

(3)在磺化劑存在的條件下,反應生成第二預聚單體。

(4)將第一預聚單體通過縮合反應接枝到第二預聚單體上。

(5)將上述生成物與甲醛在一定條件下進行縮合反應生成高分子聚合物。

(6)將得到的聚合物通過改變反應條件進行分子重排反應。

  合成條件對減水劑性能的影響

  新型高效減水劑的合成包括至少6個反應過程,在每個反應過程中原料配比、反應溫度、反應時間、溶液酸堿度對最終產物(高效減水劑)的物理性能、減水性能、保塑性能都有影響。

  二.水泥和混凝土試驗結果及分析

  基準水泥 300g,水 87g。SM-M摻量對混凝土性能的影響

  原材料:水泥為基準水泥,砂的細度模數為2.7,石子為碎石,粒徑5-20mm?;炷僚浜媳龋核啵褐猩埃核槭核?35:769:1105:196

  三、SM-M的特點和應用領域

  與萘系減水劑相比,改性三聚氰胺高效減水劑的優點是:
    減水率高、增強作用顯著;
    引氣作用小;
    硫酸鈉含量低;
    對膠凝材料品種適應性強。(1)SM-M減水劑為非引氣減水劑,能夠提高混凝土致密程度,提高混凝土或砂漿的抗滲能力。
(2)該減水劑在混凝土中的摻量(折固)為水泥重量的0.3~1%,可以配制早強、高強混凝土等。(3)用于非金屬耐磨地坪材料,自流平砂漿及自流平彩色砂漿中。
(4)適用于蒸養制品生產。
(5)用于地磚制造的光亮劑。(6)用于石膏制品中,提高表面光潔度。
(7)對鋁酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥適應性好,尤其適宜配制低水泥用量的耐火澆注料。
(8)作為油井水泥的高效分散劑應用于固井工程。
(9)適合于清水混凝土。
(10)在低溫下也無沉淀產生,有利于冬季施工配制防凍劑。

  四、工程應用

  1. SM-M在預制盾構管片中的應用

(1)盾構管片混凝土的基本要求
①抗壓強度設計等級C50,要求早強,即在蒸汽養護條件下滿足12h一次模具周轉。
②坍落度30~80mm。
③構件幾何尺寸偏差要求高。比如盾構管片的幾何尺寸偏差要求小于1mm。
④構件外觀質量要求高,實際要求達到清水混凝土的標準,即要求棱角完整無磕碰、外觀光亮顏色均勻一致、表面致密氣泡少。
⑤由于振搗工藝強烈,混凝土必須有良好的觸變性,分層、離析和泌水小。
⑥體積穩定性好,耐久性要求高,表面干縮裂縫少、混凝土抗滲性要求高,有的還有耐腐蝕要求。(2)SM-M和萘系、聚羧酸系高效減水劑應用效果對比
減水率:聚羧酸鹽高效減水劑 > 改性三聚氰胺高效減水劑 > 萘系。
折固摻量:聚羧酸鹽——0.12%;
                   SM-M ——0.48%;
                   萘系——1.0%  (C50管片混凝土)使用聚羧酸鹽高效減水劑,混凝土粘聚性和保水性也很好,沒有離析和泌水現象,構件外觀也能作到色澤均勻一致,但是光亮感稍差,氣泡多。

聚羧酸鹽高效減水劑管片混凝土外觀
使用改性三聚氰胺高效減水劑后:
凝土粘聚性和保水性好,沒有混凝土離析和泌水現象;
件外觀色澤均勻一致,有光亮感;
泡少,滿足清水混凝土標準要求。
 
SM-M管片混凝土外觀

  2. SM-M在防凍劑中的應用
1.    SM-M硫酸鈉含量小于4%;
2.    在-10℃下儲存不會產生結晶現象;
3.    減水率高;
4.    混凝土在負溫下強度發展快;
5.    用SM-M減水劑復合適量引氣劑,可直接配制-5℃混凝土防凍劑。
6.    可以用SM-M減水劑全部代替防凍劑中的高濃萘系產品,也可以與萘系高效減水劑復合使用(只代替25%左右),以提高混凝土粘聚性、保水性。

  五、結論

1、聚氰胺高效減水劑(SM-M)和現有的萘系高效減水劑成本相當,但性能更為優良;
2、統三聚氰胺高效減水劑相比,摻量明顯降低,性能大幅度提高。
3、-M的保塑能力和減水率與氨基磺酸鹽高效減水劑相當,但成本更低。
4、較高的性能價格比。

 
 
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