多環(huán)芳烴型高效減水劑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
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(shù)脂磺酸鹽)等都屬于這一類(lèi)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是憎水性的主鏈為亞甲基連接的雙環(huán)或多環(huán)的芳烴，親水性的官能團(tuán)則是連在芳環(huán)上的-SO3M等。?－萘磺酸鹽甲醛縮合物即萘系減水劑的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 萘系減水劑分子結(jié)構(gòu)示意圖
萘系高效減水劑根據(jù)其產(chǎn)品中Na2SO4含量的高低，可分為高濃型產(chǎn)品(Na2SO4含量<3%)、中濃型產(chǎn)品(Na2SO4含量3%-10%)和低濃型產(chǎn)品(Na2SO4含量>10%)。萘系減水劑的減水率高低與其摻量有直接關(guān)系。過(guò)去，由于萘系高效減水劑多數(shù)情況下在工地現(xiàn)場(chǎng)混凝土攪拌中使用，主要采用粉劑形式摻加，人們對(duì)產(chǎn)品中的Na2SO4含量多少不甚關(guān)心。但是當(dāng)萘系高效減水劑以液體形式供應(yīng)使用時(shí)，氣溫較低(一般15oC以下)會(huì)使產(chǎn)品中產(chǎn)生Na2SO4結(jié)晶，嚴(yán)重影響計(jì)量精度和使用效果。為了降低產(chǎn)品中的結(jié)晶程度和徹底消滅結(jié)晶現(xiàn)象，生產(chǎn)廠一般采用KOH、Ca(OH)2代替 NaOH進(jìn)行中和，或者增加低溫抽濾的工序?qū)a2SO4除去。目前大多數(shù)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(jìn)企業(yè)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(jié)時(shí)間，引氣量低（<2%），提高混凝土強(qiáng)度效果較明顯。
萘系高效減水劑的缺點(diǎn)之一是與水泥/摻合料的適應(yīng)性問(wèn)題，這與減水劑本身的磺化程度、聚合度、中和離子的種類(lèi)，Na2SO4含量、摻加時(shí)的狀態(tài)，摻量、摻加方法，以及水泥/摻合料的化學(xué)成分、礦物組成、堿含量、石膏形態(tài)及與鋁酸鹽比例、細(xì)度等因素有關(guān)[8-10]。
萘系高效減水劑的缺點(diǎn)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(shí)一般要同時(shí)復(fù)合緩凝、引氣等組分進(jìn)行改性，得到所謂的泵送劑產(chǎn)品。
今后，萘系高效減水劑在生產(chǎn)方面可考慮采用SO3氣體對(duì)高純度的萘進(jìn)行磺化，甚至采用連續(xù)反應(yīng)合成工藝進(jìn)行生產(chǎn)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)能和生產(chǎn)效率。萘系高效減水劑與水泥的適應(yīng)性尚需進(jìn)一步研究和解決。目前萘系高效減水劑的年產(chǎn)量占減水劑產(chǎn)量的80%以上，仍屬主流品種。
甲基萘、古馬隆屬于焦油下游產(chǎn)品，這兩種原材料，以及蒽油，都可以替代工業(yè)萘用以合成高效減水劑，但此類(lèi)高效減水劑在市場(chǎng)上并不多見(jiàn)，經(jīng)常是在工業(yè)萘供求矛盾十分緊張的情況下，有些工廠才生產(chǎn)。這些產(chǎn)品往往揮發(fā)成份較多，有刺激性氣味，緩凝較嚴(yán)重，引氣性大，減水、增強(qiáng)效果不如萘系高效減水劑，混凝土坍落度損失較嚴(yán)重，與水泥適應(yīng)性不佳。根據(jù)試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，幾種多環(huán)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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