PCB高性能减水剂的性能研究.docVIP

PCB高性能减水剂的性能研究 龚伟达a 封亚辉b （a江阴市环境监测站，江苏江阴 214431 b江苏省检验检疫局 南京 210001） 摘要:合成了一类聚羧酸类减水剂PCB，对其性能进行了试验研究，结果证明：PCB不仅具有高减水率，而且具有优良的保坍性能,适于配制高强和高性能混凝土,利用工业固体废物，大量减少温室气体CO2排放，达到环保要求。 关键词:混凝土 减水剂 坍落度 高保坍 环保 进入20世纪,人类从事规模庞大土木建筑工程活动给环境造成的负荷是不容忽视的。混凝土是各项建设工程中用量最大的建筑材料，其资源、能源与环境问题十分突出。世界混凝土的年使用量大约为70亿吨,为此须消耗大量资源和能源。尤其在我国，人口众多，混凝土需量特大，而资源并不富裕。据不完全统计,我国目前每年开采50亿吨以上的粘土、石灰石、砂等矿物材料用于生产水泥和混凝土。生产1t水泥熟料需耗标准煤178kg,和0.74kg的SO2,而生产1t水泥就要产生130kg的粉尘。其中CO2的排放不仅来自燃料，而且熟料的烧成还伴随着产生更多的CO2。通过统计计算，烧成1t熟料所排放的CO2总量约为1t。目前全世界每年CO2排放量约为100亿吨,其中因水泥生产而排放的CO2约占1/10。若按照现在的发展势头和初步规划，2010年我国的水泥产量将为8亿吨，则今后几年内，地球大气将因我国的水泥生产而增加的CO2积累达到十分惊人的数字[1,2]！ 近几年来,人们在经济建设中重视贯彻可持续发展战略,研究开发高性能混凝土(HPC)、绿色混凝土备受青睐。HPC科学地大量使用矿物细掺料，既是提高混凝土性能的需要，又可减少对水泥熟料产量的需求；既可减少煅烧熟料时CO2的排放，又因大量利用粉煤灰、矿渣及其它工业废料而有利于保护环境。因此，HPC是可持续性发展的混凝土，本身就是绿色混凝土，21世纪将是高性能混凝土的时代[3,4]。 高效减水剂是配制 HPC的一个具有决定性的技术手段，使用高性能减水剂配制HPC对改善能源结构和保护环境将起到积极的意义。 应用于高性能混凝土中的减水剂不仅要求其减水率高，以降低水灰比，提高混凝土的耐久性，同时还要求与水泥的适应性好，制得的混凝土坍落度损失小，以满足商品混凝土和泵送混凝土技术的要求。 我们研制了聚羧酸类减水剂PCB，并对其性能进行了试验。PCB是采用特定的工艺条件制备的具有一定分子量和分子量分布、在主链不同位置有一定数量且不同性质基团的接枝共聚物。通过调节磺酸基及羧基的数量和位置来调节亲水性和表面电位；通过调节PCB的分子量大小及其分布和侧链长度来调节空间位阻作用大小和水泥/水界面张力；通过调节主链上的刚性和柔性链节比例来调节分子的柔韧性，从而控制PCB在水泥粒子表面的吸附。因此，通过调节，不仅可以改善PCB的分散、减水和保塑性能，而且也能增强PCB与水泥的相容性，使其性能最优化。 1.实验 1.1 原材料 试验用水泥为南京龙潭产P.O 42.5水泥；砂采用细度模数Mx=2.6的河砂；石子为粒径5~31.5mm连续级配；采用自来水。 1.2 减水率的测定 在不同PCB掺加量（有效成分占水泥质量的百分比,下同）的条件下，根据GB8076-1997 测定其减水率。 1.3 适宜掺量的测定 采用测量水泥净浆的表观黏度随不同PCB掺量的变化规律来确定减水剂PCB的适宜掺量。取280g水泥，加入100g水，在500转/分钟转速下搅拌2min后加入减水剂PCB，再搅拌2min后，使用NDJ-1型旋转黏度计测量水泥净浆的表观黏度。改变PCB掺量，重复上述步骤，测定不同掺量条件下水泥浆体的表观黏度。 1.4 强度测定 基准混凝土标准水泥用量为330kg/m3，按GB8076-1997测定掺加PCB的混凝土和基准混凝土在不同龄期的抗压强度比；确定配合比，使用PCB配制高性能混凝土，对其强度和坍落度进行测定。 1.5 坍落度经时损失试验 配制C30的泵送混凝土，在温度T=23℃，湿度RH=70%条件下，测定不同PCB掺量的混凝土拌合物的经时坍落度。 2. 结果与讨论 2.1 PCB的减水性能 不同PCB掺量与相应的减水率列于表1。 表1 NDJ掺量与相应的减水率(40%水剂) 掺 量(%) 0.35 0.4 0.5 0.6 0.8 减水率(%) 20.7 22.5 24.2 26.6 28.3 由表1可见，PCB的减水率随着掺量的增加而增大，在实际应用过程中，0.4%的掺量基本能满足使用要求。 2.2 适宜掺量的确定 根据外加剂掺量与水泥净浆表观黏度的对应值，作出关系曲线，如图1。由曲线可以知道PCB的临界分散掺量在0.35%左右。 2.3 强度性能 按GB8076-1997,测得掺加0.4%PCB的混凝土在不同龄期的抗压强度比