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多環芳烴型高效減水劑結構特點

2010-04-07 00:00

  萘系、蒽系(聚次甲基蒽磺酸鹽)、甲基萘系(聚次甲基甲基萘磺酸鹽)、古馬隆系(聚氧茚樹脂磺酸鹽)等都屬于這一類,其結構特點是憎水性的主鏈為亞甲基連接的雙環或多環的芳烴,親水性的官能團則是連在芳環上的-SO3M等。?-萘磺酸鹽甲醛縮合物即萘系減水劑的結構如圖1所示。

  

圖1 萘系減水劑分子結構示意圖

  萘系高效減水劑根據其產品中Na2SO4含量的高低,可分為高濃型產品(Na2SO4含量<3%)、中濃型產品(Na2SO4含量3%-10%)和低濃型產品(Na2SO4含量>10%)。萘系減水劑的減水率高低與其摻量有直接關系。過去,由于萘系高效減水劑多數情況下在工地現場混凝土攪拌中使用,主要采用粉劑形式摻加,人們對產品中的Na2SO4含量多少不甚關心。但是當萘系高效減水劑以液體形式供應使用時,氣溫較低(一般15oC以下)會使產品中產生Na2SO4結晶,嚴重影響計量精度和使用效果。為了降低產品中的結晶程度和徹底消滅結晶現象,生產廠一般采用KOH、Ca(OH)2代替 NaOH進行中和,或者增加低溫抽濾的工序將Na2SO4除去。目前大多數萘系高效減水劑合成廠都具備將 Na2SO4含量控制在3%以下的能力,有些先進企業甚至可將其控制在0.4%以下。

  萘系高效減水劑的減水率較高(15%-25%),基本上不影響混凝土的凝結時間,引氣量低(<2%),提高混凝土強度效果較明顯。

  萘系高效減水劑的缺點之一是與水泥/摻合料的適應性問題,這與減水劑本身的磺化程度、聚合度、中和離子的種類,Na2SO4含量、摻加時的狀態,摻量、摻加方法,以及水泥/摻合料的化學成分、礦物組成、堿含量、石膏形態及與鋁酸鹽比例、細度等因素有關[8-10]。

  萘系高效減水劑的缺點之二是摻加后混凝土坍落度損失較快,所以,在商品混凝土中使用時一般要同時復合緩凝、引氣等組分進行改性,得到所謂的泵送劑產品。

  今后,萘系高效減水劑在生產方面可考慮采用SO3氣體對高純度的萘進行磺化,甚至采用連續反應合成工藝進行生產,以提高產品質量、產能和生產效率。萘系高效減水劑與水泥的適應性尚需進一步研究和解決。目前萘系高效減水劑的年產量占減水劑產量的80%以上,仍屬主流品種。

  甲基萘、古馬隆屬于焦油下游產品,這兩種原材料,以及蒽油,都可以替代工業萘用以合成高效減水劑,但此類高效減水劑在市場上并不多見,經常是在工業萘供求矛盾十分緊張的情況下,有些工廠才生產。這些產品往往揮發成份較多,有刺激性氣味,緩凝較嚴重,引氣性大,減水、增強效果不如萘系高效減水劑,混凝土坍落度損失較嚴重,與水泥適應性不佳。根據試驗和統計,幾種多環芳烴型高效減水劑的性能差異如下:

  減水率:萘系〉古馬隆系〉蒽系〉甲基萘系〉煤焦油混合系

  引氣性:煤焦油混合系〉甲基萘系〉蒽系〉古馬隆系〉萘系

  緩凝作用:煤焦油混合系〉甲基萘系〉蒽系〉古馬隆系〉萘系

  混凝土坍落度損失: 蒽系〉甲基萘系〉萘系〉古馬隆系〉煤焦油混合系


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