合成接枝型聚丙烯酰胺新一代水下不分散混凝土絮凝剂

关键词】水下不分戢混凝土；聚合物改性；坍扩度损失；抗压强度； 颦凝荆
中圈分类号】ＴＵ５２８．０４２．７
［文献标识码］Ａ
［文章编号］１００２—３５５０（２００３）０４ ００２５—０２
１前言
中国打油天然气集团公司工程技术研究院曾于８０年代朱 开发成功ＵＷＢ水下不分散混凝土，首先在胜利油田得到应 用，而后在全国范嗣内得到广泛的应用１１ｑ】。
过去的十几年，水下不分散混凝土研究虽然得到丁进一步 的发展【引，这些筮展包括水下不分散混凝土强度等级由 ２０ＭＰａ到１００ＭＰａ；由可普通方法施工到可泵进施工等。但过 去所有这些研究发展都是通过采用外加混凝土掺台料或采用 新型减水剂、缓凝剂等外围的措施来取得突破，｛昆凝土配制困 难。组分多，使用上不方便。也就是说：水下不分散混凝土的内 部潜能没有得到充分发挥。水下不分散混凝土的关键组分是 高分于絮凝剂，过去采用的絮凝剂聚合物是直链型、均聚型， 由于受到聚丙烯系高分予Ｉ阿场供应的限制．接枝型或共聚型的 特殊要求的聚合物很难得到或根本无法得到，因而限制了这 方面研究的进展。因此．为ｒ进～步开发水下不分散混凝土的 潜能．应从合成角度对聚丙烯系聚合物进行合成政性，制备出 新型的满足混凝土材料使用性能的接枝丙烯系聚台物——目 前市场上没有该品种，水下不分散混凝土流动性与强度的矛盾 可望得到解决。近来，丙烯系聚台物合成技术有新的突破，可 台成接枝型丙烯系聚台物．该技术可望解决水下不分散混凝土 流动性与强度的矛盾，从而制备高性能水Ｆ不分散混凝土。在 充分消化国外高分子合成技术最新发展的基础上，我们在试验 室内经过二百多个合成试验，终于合成出新型接枝型丙烯系聚 合物．很好地解决水下不分散混凝土流动性与强度的矛盾。
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絮凝剂掺ｌ／ｋｇ 图５改性絮凝剂的掺最对水下不分散混凝土强度的影响
４技术经济效益分析与应用情况 合成改性聚合物的生产成本和目前水下不分散混凝土常
用的聚合物相比下降了约２５％，其性能比后者又有很大的提 高，因此，改性聚合物替代目前常用的聚合物作水下不分散混 凝土絮凝剂势在必衍。改性聚合物目前已在山东有关生产厂
［参考文献］
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表２聚合物的改性程度与混凝土用水量的关系
注：字母Ｐ后面的数字表示聚合物的改性程度 从表中可以看出．在保持混凝土流动性大致相同的情况 下，混凝土的单方用水量随着聚合物的改性程度的增加先逐渐 减少而后又逐渐增加．掺Ｐ ５混凝土用水量最低，处于曲线的 极小值。再看混凝土的坍扩度损失性能，除了掺未改性聚合物 （Ｐ一０）的混凝土的坍扩度随时间的延长急剧下降外．其余的 混凝±都能保持１小时的坍扩宦损失为零，由此可见聚合物的 改性程度可大幅度降低水下不分散混凝土的坍扩度损失。令 人感兴趣的是：掺改性的聚合物的混凝土的坍扩度起始（０ｍｉｎ） 较小．过３０ｍｉｎ后显著增大的现象（见表２中的Ｐ ２ ５，Ｐ— １０），这目前还无法解释。需进一步的理论研究。来改性的聚合 物其分子链是直链型的，当它溶解于水时，能够较自由地分散 在混凝土的拌台水中，对水起到宏观较均匀的溶剂化束缚作
ａｎ ｏｖｅｎｉｅｗ【Ｊｊ Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．１９９８，２０：１ ７１一 １８８
［作者简开】 【单位地址］
［联系电话
林鲜（１９６１一）．男，硕士，工程师，材料学专业。 天津市塘沽尽津塘公路４０号中国石油天然气辜团工程 技术研究院（３００４５１） ０２２—６６３１０７２０（办）；０２２—６６３１６８１２（宅）
‘Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃＮｒｐｃ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４５１，Ｃｈｉｎａ）
ａｎｔｉ—ｗａｓｈｏｕｔⅫｒｅｔｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｇｒａｆｔ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ（ＧＰＡＭ）ｗａｓ ｏｒｉｇｉｎａｌｌｙ ｕｓｅｄ ａｓ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒ％ｖａｔｅｒ
Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｇｒａｆｔ ｐＯｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ——ａ ｎｅｗ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ
ａｇｅｎｔ ｏｆ ｕｎｄｅｒ ｗａｔｅｒ ａｎｔｉ－ｗａｓｈｏｕｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｌ州Ｘｉａｎｔ ＸＵＨａｌ—ｂｉｎｇ，ＺＨＯＵ Ｗｅｉ． ＺＨＡＮＧ Ｃｈａｎｇ－ｒａｉｎ．ＳＨＡ Ｌｉｎ—ｈａｏ．ＤＩＮＧＸｉｎ—ｌｏｎｇ
（ＵＷＡＷＣ）Ｉｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｄｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ＧＰＡＭ ｒｅａｃｈｅｄ ｏｎｅ ｈｏｕｒ，ｂｕｔ ｈａｌｆ ａｎ ｈｏｕｒ ｗｉｔｈ ｃ。ｍｍｏｎ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ Ｔｈｅ ｅｏｍｐｒｅｅ８ｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ＵＷＡＷＣ ａｄｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ＧＰＡＭ ｗｅｒｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ２ ａｎｄ ４ＭＰａ，７ｄ ａｎｄ ２８ｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｃｏｍｍｏｎ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ Ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ＧＰＡＭ ｉｓ ｌ∞２５％ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｃｏｍｍｏｎ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｕｔ
用；而改性的聚合物的特点是其分予因为接枝型因而自由度较 小，这一方面加强对拌合水的溶剂化束缚能力，另一方面叉留 下一部分未溶剂化束缚的自由水在混凝土巾．一旦接枝型聚合 物吸附在水泥颗粒上。就在水泥颗粒表面上形成厚厚的保护 层，抑制水泥颗粒水化，同时未溶剂化束缚的自由水减少水泥 颗粒的内磨擦．从而减少了混凝土坍扩度的损失。
摘要］车研究首刨性地应用自己合成改性的挂艘型再烯幕聚台物作为水下不分散混凝土絮凝剂，研究了由藩种絮凝女：配制的水下 不分散混凝土的性能。蛄果表明：掺合成改性的深台物的水下可＝升傲湿凝土性盹与掺常用的聚合特相比，前吉可缳持湿凝 土坍扩度１小时不提失．而后音Ｒ有０ ５小时；前音的７天和２８天水下混凝土抗压强爱分别较舌者高约２ＭＰａ卸４ＭＰａ；新 型改性聚合物成本比传统使用的下降约２５％，取得良好的技求经济赫果，目前已在山东投产应用。
似，表现在两者曲线的斜率基本相同。
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絮凝剂掺量／ｋｇ
图３改性絮凝剂的掺量对混凝土抗分散性的影响 ３．２硬化混凝土性能
（１）聚合物的改性程度对水下不分散混凝十强度的影响 进行强度试验的混凝土．絮凝剂掺量为４ ７ｋｇ．混凝土抗 压强度测试结果给在图４。掺政性聚合物的混凝十无论足陆 上或水中成型的，其抗压强度都有明显的提高，水中成型的ｔ昆 凝土抗压强度提高更为显著，７、２８天强度分别提高约２ＭＰａ、 ４ＭＰａ。前者（陆上成型）表明改性聚合物降低混凝土的单方需 水量导致混凝土抗压强度提高；后者（水中成型）则表明改性聚 合物的掺入．既提高丁混凝土抗分散性又降低了混凝土的水灰 比，从而使混凝土的强度得以较大幅度的提高。
（２）改性絮凝剂的掺量对混凝土用水量的影响 在保持混凝土流动性相近的情况下．改性絮凝剂的不同掺 量对混凝土用水量的影响见图１。可以看出：随改性絮凝剂（Ｐ 一５）掺量的增加，混凝十需水量增加．和未改性絮凝剂（Ｐ Ｂ） 相比，两者的曲线变化斜率相近，表现出相似的行为，但掺未改 性絮凝剂的混凝土用水量较大。
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絮凝剂掺量ｋｇ
图１ 改性絮凝剂的掺量对？昆凝土用水量的影响 （３）国内不同产地聚合物的新拌混凝土性能比较 试验结果如表３所示。华北产的聚合物（Ｐ—Ｂ）配制的混 凝土坍扩度损失稍大，３０ｍｉｎ损失１１ｃｍ；华东产的聚合物（Ｐ— Ｄ）其混凝土坍扩度损失更大，３０ｒａｉｎ后几乎没有流动性，同时 混凝土需水量较大。而我们台成的改性聚合物（Ｐ一５）效果最 好．３０ｍｉｎ坍扩度增大４ｃｍ，６０ｍｉｎ坍扩度几乎无损失．混凝土 用水量最小。 表３不同产地聚合物配制的絮凝剂的新拌混凝土性能比较
～一一一 ２ ０ ０３年第４期（总第１６２期） Ｎｕｍｂｅｒ ４ ｉ１ ２００３（ＴｏｔａＩ Ｎｏ １６２）
混
凝
土
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
全国建筑科ｑ－桩心期刊 Ｃｈｉｎａ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｒｅ Ｐｅｒｉｏｄｉｃａ／
合成接枝型聚丙烯酰胺 新一代水下不分散混凝土絮凝剂
林鲜。徐海彬．周伟，张长民，沙林浩．丁新龙 （中国石油天然气集团公司工程技术研究院，天津３００４５１）
ｉｎｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：
ｕｎｄｅｒ ｗａｔｅｒ ａｎｔｉ—ｗａｓｈｏｕｔ ｃｏｎｃｒｅｒｅ；
ｇｒａｆｔ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ；
ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｏｎｅｒｅｔｅ；
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ；
ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ
（４）聚合物的改性程度对混凝土抗分散性的影响 混凝土的抗分散性可由混凝土的水陆强度比值来表征，试 验结果如图２所示（单方混凝土絮凝剂掺量３．３５ｋｇ）。从图中 看出聚合物改性后明显提高了混凝土的抗分散性。聚合物改 性后形成了许多侧链，这些侧链对水泥颗粒具有更强的吸附能 力．形成内部夏紧密的絮凝基团而更微弱的絮凝基团问的联 系【２ｊ，因而增强了混凝土的抗分散性。
投产。
５结论
经过努力．我们成功地合成出高流动性．１小时无坍扩度 损失的水下不分散混凝土专用的改性丙烯系聚合物，并提高丁 水下不分散混凝土的７天、２８天抗压强度分别约２ＭＰａ、 ４ＭＰａ。改性聚合物降低目前水Ｆ不分散混凝土常用的聚合物 的成本约２５％，已在山东有关的生产厂投严，下一步将大力推 广应用。