聚羧酸减水剂官能团和分子结构对混凝土抗裂性能的影响

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发布时间：2021-09-28

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聚羧酸减水剂官能团和分子结构
对混凝土抗裂性能的影响
刘玲，王可良，胡廷正。
(1．济南德利泰建材科技有限公司，250010；2．山东水利科学研究院，济南 250013；
3．青州市仁河水库管理局，262500)
摘耍：以水泥净浆开裂时间和混凝土 28d拉压比为标准，评价混凝土抗裂性能。分析了合成的聚羧酸减水剂中羧基、氨基、
磺酸基、羟基、酯基等各官能团比例、聚醚支链长短、减水剂分子量大小等因素对混凝土抗裂性能的影响。实验结果表明：聚羧酸减
水剂分子结构中羧基含量增加，羟酯基与羧基摩尔比为 1：1．5时，聚羧酸减水剂对混凝土的抗裂性能较好；支链聚合度大，减水剂
分子量大，混凝土抗裂性能提高；氨基、磺酸基对混凝土抗裂性影响较小。初步探讨了聚羧酸减水剂提高混凝土抗劈裂性能的机
理。
关键词：官能团；分子结构；混凝土；拉压比；抗裂性能
Abstract：Based on the ratio of tensile strength to compressive strength of concrete in 28 days and cement pas te cracking time，the
crack resistance of concrete is evaluated．The main factors influencing crack resistance of concrete，such aS ratio of groups of caroxyl，
amino，sulphonic，hydroxyl and ester，chains of polyether and molecular wetsht of synthesized polycarboxyl superplastieizer，are discussed
by experiment．The results show that crack resistance of concrete is better when there are many caro~ l Or mole ratio of hydroxy—-ester to
caroxyl is 1：1．5 in molecular structure of polycarboxyl superplasticizer；the crack resistan ce of concrete increases as level of chains of
polyether and molecular wetght of synthesized polycarboxyl superplasticizer grow larger；amino and sulphonic have little effects on it．The
mechanism of polycarboxyl super'plasticizer improving crack resistance of concrete is simply studied．
Key words：Groups；Molecular structure；Concrete；Ratio of tensile strength to compressive strength；Crack resistance
中图分类号：TU528．042 文献标识码：A 文章编号：1000--4637(2010)06—05—04
O 前言
混凝土抗裂性是当今国内外混凝土领域研究的热
点【l1，也是我国建筑工程所面临的最严峻问题之一。目
前，工程界和学术界常采用在混凝土中加入纤维等措
施，以改善混凝土的抗裂性，提高混凝土耐久性，延长
混凝土使用寿命。纤维能够显著改善混凝土的塑性裂
缝[2-3]，但对提高硬化混凝土的抗裂性仍存在许多争议。
聚羧酸减水剂是目前市场上综合性能较好的一种混凝
土外加剂，具有减水率高、坍落度损失小等优点，可以
明显改善混凝土拌合物性能，是近年来研究的最热点
问题之一，但关于其对混凝土抗裂性能的研究还未
见文献报道。本文研究了聚羧酸减水剂对混凝土抗裂
性能的影响因素，并初步探讨了聚羧酸减水剂提高混
凝土抗劈裂性能的机理。
1 试验内容
1．1 合成技术路线
聚羧酸减水剂的合成属于自由基聚合，是链式共
聚反应，其反应机理可分为链的引发、链的增长和链的
终止等基元反应。根据减水剂分子中各官能团及其比
例对水泥水化作用机理的特点，本试验遵循分子结构
设计原则，在分子主链和侧链上引入强极性基团如羧
基、磺酸基、聚氧化乙烯基、氨基、酯基，使分子结构呈
梳型状态，调节各官能团的比例及侧链分子量，增加旋
转自由能和立体位阻效应，提高产品的分散保坍性能。
1．2 试验原料及仪器
(1)合成试验原料：丙烯酸 (分析纯 )；甲基丙烯磺
酸钠 (工业级 )；丙烯酰胺 (分析纯 )；丙烯酸羟基乙酯
(工业级 )；聚醚 (山东产 )；过硫酸钾(分析纯 )。
(2)混凝土试验原材料：基准水泥 (中国建筑材料
研究院产 )；5-20mm碎石 (龙口产 )；细度模数 2．8的中
砂 (龙口产 )；自来水。
(3)试验仪器：KDM 型控温电热套；四口烧瓶；冷
凝管；恒压漏斗；JJ一1增力电动搅拌器；铁架台；温度
计；烧杯；天平；坍落仪；2000kN试验压力机等。
1．3 试验方法
将甲基丙烯磺酸钠、丙烯酰胺、聚醚在烧杯中加水
溶解后，倒入恒压漏斗中，向装有温度计、搅拌器的四
口烧瓶中滴加丙烯酸、丙烯酸羟基乙酯的混合液和过
硫酸钾溶液，加热升温、搅拌，控制反应时间 2-3h。反
应完毕后，冷却出料。