
摘要:主要综述了水泥聚合物外加剂的发展进程和分类,并对混凝土外加剂的发展方向作了展望。
关健词:水泥混凝土,聚合物外加剂
水泥混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌过程中掺人,用以改善混凝土性能的物质,其掺量一般不大于水泥质量的5%(特殊情况除外)[1]。它是现代高性能混凝土不可缺少的组分之一,是混凝土改性的一种重要技术和方法。掺少量外加剂既可显著改善新拌混凝土、砂浆、水泥浆的性能(不增加用水量提高和易性,调节凝结时间,减小泌水和离析,改善渗透性和可泵性,减小坍落度损失率等),又可改善硬化混凝土、砂浆、水泥浆的性能(延缓或减小水化热,加速早期强度的增长,提高抗压、抗弯或抗拉强度,提高防冻性、防渗性和防锈性,增强抗干缩、抗碱集料反应的能力等)[2]。混凝土外加剂按其主要功能可分为四类:(1)调节或改善混凝土拌和物流变性能的外加剂;(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂;(3)改善混凝土耐久性的外加剂;(4)改善混凝土其它性能的外加剂。按化学组成可分为三类:(1)无机化合物外加剂;(2)有机化合物外加剂包括小分子有机物和聚合物表面活性剂;(3)有机物和无机物复合外加剂[3]。本文仅就聚合物类混凝土外加剂进行分类综述。
1 水泥混凝土聚合物外加剂
水泥混凝土外加剂中,聚合物表面活性剂占有极其重要的作用。它们是有一定的相对分子质量范围的、可溶于水的、离子型或非离子型的碳链或杂链的聚合物,可明显分为亲水部分和疏水部分。它们中的绝大多数对水泥具有分散作用,因而常用作混凝土减水剂。
1.1 普通减水剂
普通减水剂是在混凝土水灰比不变的情况下能提高和易性;或相同和易性时可降低混凝土用水量并能提高水泥石强度的外加剂。普通减水刘基本效能是:减水率大于5%(一般小于10%);3天、7天的抗压强度提高10%以上,28天抗压强度提高5%以上。
早在本世纪30年代初,美国就已使用亚硫酸盐纸浆废液制备木质素磺酸盐作为混凝土减水剂。40年代和50年代,与木质素系减水剂具有同等效果的各种普通减水剂的开发和研究工作已开始发展起来。根据文献资料检索,到目前为止,常见的用做普通减水剂的聚合物有:(1)木质素磺酸盐及其改性物[4~7]。(2)高级多元醉及其衍生物。该类减水剂主要包括磺化多糖[13]、纤维素及其衍生物如纤维素硫酸醋、纤维素醚[14~15]等。它们又具有较强的缓凝作用,故常归类为缓凝减水剂,其综合性能优于木质素磺酸盐。(3)腐殖酸及其衍生物[a:0腐殖酸是含有酚经基、狡基、簇基、甲氧基等多种活性基团的有机化合物,具有亲水性、阳离子交换性和高吸附能力等特点,是一种阴离子表面活性剂。腐殖酸减水剂一般以草炭、风化煤为原料制备,其主要品种有腐殖酸钠、磺化腐殖酸、硝酸氧解化腐殖酸等。(4)聚丙烯酸盐及其共聚物[9]。(5)聚氧烷烯醚及其衍生物[4~12],如壬基酚聚氧乙烯醚、高级多元醇聚氧乙烯醚[16]等。
1.2 高效减水剂
高效减水剂是本世纪60年代开发出来的减水剂。1962年,日本的服部键一等人将蔡磺酸甲醛高缩合物(聚合度n≈10核体)用于混凝土分散剂;1964年已作为商品销售(日本花王石碱公司商品,商品名为玛依太— 以 -蔡磺酸甲醛缩合物钠盐为主成分的高效减水剂)。1963年,联邦德国研制成功三聚氛胺磺酸盐甲醛缩聚物;同时出现的还有多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。由于这三种外加剂对水泥有强的分散能力,减水率高达20%一30%,而不同于普通的塑化剂(减水剂),因而称为高效减水剂或超塑化剂。高效减水剂给混凝土带来了变革性的变化,促进了高强混凝土、流态混凝土和集中搅拌的商品混凝土的发展,已广泛用于制备自流平砂浆和混凝土、水下浇灌混凝土、宏观无缺陷混凝土和高性能混凝土等。近10年来,新型高效减水剂和超塑化剂的研究和开发进展很快。国内外高效减水剂已形成两大类:一是合成型单一组分高效减水剂,二是复合型多组分高效减水剂。合成型单一组分高效减水朴主要有以下一些类别:
1.2.1 聚烷基芳基磺酸盐A效减水PI(NS)
(1 )聚次甲基烷基蔡磺酸钠,简称烷基蔡系减水剂。(2)蔡成酸甲醛缩合物盆,简称禁系高效减水剂。(3)聚次甲基葱磺酸钠,即葱系减水剂,亦称稠环芳烃磺酸盐甲醛缩合物。(4)芳香族氨基磺酸聚合物,即氨基成酸系,例如:氨基苯成酸一苯酚-甲醛共缩聚物、苯酚磺酸盐一经甲基化三聚氛胺一甲醛共缩聚物等。(5)苯及其衍生物磺酸盐甲醛缩聚物; (6)聚乙烯基苯磺酸盐 (7)苯乙烯和。一甲基苯乙烯共聚物磺酸盐
1.2.2 水溶性树脂系高效减水剂
(1) 磺化聚氛胺甲醛缩合物,亦称水溶性蜜胺树脂系(MS);( 2)氧布树脂成酸钠,亦称古玛隆树脂系(GS);(3)在脉醛树脂中引人狡基和(或)成酸基后获得的水溶性树脂;(4)在三聚氛胺与甲醛缩聚物中引人狡基后获得的水溶性树脂。
1.3 引气剂、引气减水剂和引气高效减水剂
早在本世纪30年代,美国、日本、英国等就已使用引气剂,而木松香精翻过程中的副产品— 文沙树脂成为最早获得专利权的混凝土引气剂,一直沿用到现在。由于引气刘使握握土工程的寿命特别是在冻融作用下的使用寿命显著延长,因而它们对混凝土作为一种耐久的建筑材料起着不可替代的作用。
