降低聚羧酸减水剂成本的技术研究与探索

摘要

目前制约聚羧酸减水剂进一步发展的主要原因是成本过高，本文从原料改性和减水剂复配两方面探讨了降低聚羧酸减水剂生产成本及其技术实践问题。在原料改性方面，主要选择葡萄糖部分取代MPEG制备酯化大单体，进而通过自由基共聚合成葡萄糖改性聚羧酸减水剂，另外还探讨了以淀粉为主要原料，制备具有一定减水效果的淀粉基减水剂，并研究了将其与聚羧酸减水剂复配对性能的影响;在复配改性方面，采用萘系、脂肪族和木质素磺酸盐与聚羧酸减水剂进行二元复配，研究了复配的效果及其相关问题。具体工作如下:
　　 (1)采用葡萄糖替代30％的MPEG可制备减水性能良好的葡萄糖接枝改性聚羧酸减水剂。当其掺量为0.4％时，净浆流动度最高可达280mm左右，2h仍有233mm，其初凝时间和终凝时间分别为242min和377min，相比单掺聚羧酸减水剂推迟了水化放热峰峰值出现时间近10h，但混凝土3d、7d和28d抗压强度比分别为112％、145％和136％均要高于空白样强度，符合高性能缓凝型减水剂的标准，因此本文中葡萄糖改性聚羧酸减水剂在具有优良的保坍缓凝性能的同时对混凝土强度影响不大，而且将成本低廉的葡萄糖作为原料能很好的降低聚羧酸减水剂的成本。
　　 (2)利用淀粉的天然高分子结构，在其中引入羧基替代聚乙二醇长侧链，可制备具有减水效果的淀粉基减水剂。结果表明，淀粉的分子量及其分布和取代率对改性后的聚羧酸减水剂性能影响较大，当水解工艺为盐酸浓度为2mol/L、反应温度50℃、反应时间为2h和醚化反应的取代度为0.51时有最佳的分散性能，在掺量为0.8％时，最佳净浆流动度可达260mm，2h后可达270mm，本文中淀粉基减水剂有强烈的缓凝作用，初凝和终凝时间分别为622min和956min，相比单掺聚羧酸减水剂推迟了水化放热峰峰值出现时间达40h，这使得混凝土3d基本无强度，但7d和28d相对强度比分别为128％和122％，符合高效缓凝型减水剂的标准。采用淀粉基减水剂与聚羧酸减水剂复配可使聚羧酸减水剂具有很好的保坍效果，对混凝土强度影响与单掺聚羧酸减水剂相当。由于本文中淀粉基减水剂的主要原料为淀粉，因此可以大大降低减水剂成本。
　　 (3)萘系减水剂和脂肪族减水剂在替代聚羧酸减水剂20％，掺量为0.2％时，水泥净浆仍有265mm，而木质素磺酸盐减水剂只有替代聚羧酸减水剂的10％才能保持较好的分散性，但这三种复配减水剂的保坍性能要优于单掺聚羧酸减水剂。上述试验结果的原因是磺酸基吸附作用要强于羧基，使得水泥浆体体系中未吸附的聚羧酸减水剂较多，因此复配减水剂会引起净浆初始流动度较差，但保坍性能很好。复配减水剂在混凝土测试中1h坍落度损失只下降15mm左右，表现出了很好的保坍性能，并且其抗压强度与单掺聚羧酸减水剂相当。
　　 (4)对复配减水剂进行成本分析，研究表明，在降低少许初始流动度的情况下，复配减水剂的成本要比单掺聚羧酸减水剂低2000元/吨左右，其中萘系减水剂与聚羧酸减水剂复配最多可比单掺聚羧酸减水剂成本低2840元/吨。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 聚羧酸减水剂研究进展及市场现状

1．2 聚羧酸减水剂低成本改性研究进展

1．3 本课题的研究内容

第二章 糖类改性减水剂的制备及其性能

2．1 可行性分析

2．2 实验

2．2．1 减水剂的制备

2．2．2 糖类改性减水剂的结构

2．2．3 水泥净浆及其混凝土性能评价

2．3 结果与讨论

2．3．1 单糖改性聚羧酸减水剂的合成条件与性能

2．3．2 淀粉羧基化改性复配减水剂的性能

2．3．3 糖类改性聚羧酸减水剂的性能比较及其作用机理分析

2．4 本章小结

第三章 聚羧酸减水剂复配改性及其性能

3．1 聚羧酸减水剂复配改性原理及其可行性分析

3．2 实验

3．2．1 聚羧酸减水剂与萘系减水剂复配

3．2．2 聚羧酸减水剂与脂肪族减水剂复配研究

3．2．3 聚羧酸减水剂与木质素磺酸盐减水剂复配研究

3．3 结果与讨论

3．3．1 复配减水剂对不同种类水泥的分散性能的影响

3．3．2 复配减水剂对水泥净浆流动度的影响

3．3．3 复配减水剂对表面张力的影响

3．3．3 复配减水剂对混凝土性能的影响

3．4 本章小结

第四章 结论

参考文献

致谢