氨基磺酸系高效減水劑AH的研制及減水機(jī)理

從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，選用對(duì)氨基苯磺酸、苯酚和甲醛為主要原材料，合成氨基磺酸系新型高效減水劑(簡稱AH)。對(duì)原料的投料比、投料順序、反應(yīng)時(shí) 間、反應(yīng)體系pH值和反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)在摩爾比為n(對(duì)氨基苯磺酸)：n(苯酚)=1：2，n(對(duì)氨基苯磺酸+苯酚)：n(甲醛)=1：1.15～1.3；反應(yīng)pH值7～10；反應(yīng)溫度75℃～95℃；反應(yīng)物濃度為35%；反應(yīng)時(shí)間5小時(shí)左右；投料時(shí)采用先加對(duì)氨基苯磺酸和苯酚，再滴加甲醛的方式，此時(shí)合成產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)適當(dāng)，分散性能最佳；通過加入尿素，控制摩爾比n(對(duì)氨基苯磺酸)：n(尿素)=1：1，反應(yīng)時(shí) 間7小時(shí)，合成的產(chǎn)品提高了水泥凈漿分散性，同時(shí)也降低了AH的生產(chǎn)成本。氨基磺酸系高效減水劑AH的表面物化性能研究結(jié)果表明，AH降低表面張力較小，起泡性能低，泡沫穩(wěn)定時(shí)間很短，屬于一種非引氣性的高效減水劑。

對(duì)AH合成反應(yīng)時(shí)間研究表明，摻入尿素的四種單體合成的產(chǎn)品相對(duì)三種單體合成的產(chǎn)品，水泥凈漿流動(dòng)度對(duì)時(shí)間變化不敏感，合成工藝具有寬泛的適應(yīng)性。 AH在水泥顆粒表面形成的吸附、潤滑、立體空間位阻和部分的靜電斥力使得AH具有良好的減水分散作用。表現(xiàn)為AH與目前廣泛使用的萘系高效減水劑FDN相比，摻入AH的水泥凈漿和水泥砂漿的流動(dòng)性更好，減水作用更顯著，且具有高度抑制水泥凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失的作用。摻0.45%AH的水泥凈漿經(jīng)過 90min的流動(dòng)度損失僅為14.7%，而摻FDN的流動(dòng)度損失竟達(dá)100%。

研究還發(fā)現(xiàn)AH具有一定的緩凝作用，但不影響砂漿(混凝土)早期強(qiáng)度的增長，AH良好的分散和高減水作用，有利于水泥顆粒的充分水化，生成更多的水化產(chǎn)物來填充水泥顆粒之間的空隙，大量水化產(chǎn)物的接近、黏結(jié)，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，使得水泥砂漿強(qiáng)度得以很大程度地提高，摻AH的水泥砂漿3天強(qiáng)度雖然增長不多，但7天和28天的強(qiáng)度增長明顯。因此AH是配制高強(qiáng)、超高強(qiáng)和高性能混凝土的理想減水劑。 AH與水泥相容性研究表明，AH與硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥有良好的相容性。另外，AH與萘系高效減水劑FDN復(fù)配表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)，水泥凈漿的初始流動(dòng)度高，水泥凈漿的經(jīng)時(shí)流動(dòng)度損失小，并且有效地解決了單摻AH引起水泥凈漿泌水問題。