脂肪族減水劑磁效應初探

王天印

洛陽黃河同力水泥有限責任公司（471000）

0 引言

為了增大減水劑的性能,通常經過復配或者化學方法改性后投入使用。而磁效應對減水劑合成及使用效果影響尚無研究。本課題的主要目的就是針對減水劑研究的這個空白區進行了較為系統地研究，這對正確使用減水劑，優化減水劑工藝，降低生產、使用成本有一定的指導意義。

1 試驗

1.1 試驗材料

1.1.1試驗材料

水泥來自黃河水泥廠，P.O.32.5；市售減水劑；自來水。

1.1.2試驗儀器

水泥凈漿攪拌機（NJ-160A），截錐圓模（上口直徑 36 mm，下口直徑 60 mm，高度為 60 mm），玻璃板（400 mm×400 mm，厚 5 mm），電子秤，磁鐵（1 200 GS，2 塊）等。

1.2 試驗方案

1.2.1磁效應對減水劑性能的影響

1）磁場強度為B1（約1 200 GS）的磁場對減水劑性能的影響。

取一定量減水劑，將一塊磁鐵置于其中（如圖1a），然后每隔一小時取4.5 g減水劑,與87 g水,300 g水泥混合攪拌，測水泥凈漿流動度。

圖1 磁鐵在減水劑中放置示意圖

2）磁場強度為B2（約2 400 GS）的磁場對減水劑性能的影響。

取一定量減水劑于塑料瓶中，將2塊磁鐵置于其中（如圖1b）,然后每隔一小時取4.5 g減水劑，與87 g水、300 g水泥混合攪拌，測水泥凈漿流動度。

1.2.2磁效應殘留效果

取一定量減水劑，將一塊磁鐵置于其旁邊一段時間（該時間為1 200 GS磁場對減水劑性能的影響中水泥凈漿流動度最大時磁鐵放置時間），然后取出磁鐵，每隔一小時取4.5 g減水劑，與87 g水、300 g水泥混合攪拌，測水泥凈漿流動度。

1.2.3減水劑摻量對水泥凈漿流動度的影響

取 300 g 水泥、87 g 水，分別與 4.5 g、4.8 g、5.1 g、5.7 g、6.0 g減水劑混合攪拌，測水泥凈漿流動度。

1.2.4磁效應對減水劑合成的影響

1）磁效應對氨基減水劑合成的影響。

①按照設計的試驗配比,稱取蒸餾水加入四口燒瓶中。②啟動電動攪拌器，調整適當的攪拌速度，將水溫控制在適當溫度。③再將一定量的對氨基苯磺酸鈉、苯酚加入燒瓶，攪拌均勻后加入氫氧化鈉溶液，調節pH值。④升溫到指定溫度，然后用恒壓滴液漏斗緩慢滴加甲醛完畢并攪拌均勻。⑤恒溫反應后，冷卻到室溫，滴加氫氧化鈉溶液，調節pH，即得產品A。⑥在燒瓶兩側各放一塊磁鐵，重復步驟1~5，即得產品B。⑦取 300g水泥、87 g水分別與 4.5 g產品A、4.5 g產品B混合攪拌測其流動度。

2）磁效應對脂肪族減水劑合成的影響。

①打開水浴鍋電源,將溫度調至適當待用。②取500 mL燒杯,稱取一定量甲醛,放到磁力攪拌器上攪拌備用。③稱取亞硫酸氫鈉,將其加入到攪拌器上的甲醛中，并計時反應30 min，稱取水加到燒瓶中。④稱取焦亞硫酸鈉，加入到燒瓶中，裝上攪拌棒。⑤稱取氫氧化鈉加入到燒瓶中，用剩余的水沖下燒瓶內壁上附著的氫氧化鈉。⑥加入到裝有甲醛和亞硫酸氫鈉的燒杯中一定量的丙酮，蓋上大燒杯，繼續計時反應。⑦時間到后將混合溶液加入到滴加管中準備滴加，按1滴/秒的速度滴加至結束。⑧滴加完全后將水浴鍋溫度調至一定溫度,反應后關閉水浴鍋電源自然冷卻至室溫，關閉攪拌，裝入試樣壺即得產品C。⑨在燒瓶兩側各放一塊磁鐵，重復步驟1~5,即得產品D。⑩取300 g水泥,87 g水分別與4.5 g產品C、4.5 g產品D混合攪拌測其流動度。

2 試驗結果與討論

2.1 磁效應對減水劑性能影響

減水劑經1 200 GS磁場處理后投入使用，從0開始每隔1小時測得流動度如表1和圖2所示。

表1 減水劑在B1（約1 200 GS）磁場影響下不同時間水泥凈漿流動度

減水劑經2 400 GS磁場處理后投入使用,從0開始每隔1小時測得流動度如表2和圖2所示。

表2 減水劑B2（約2 400 GS）磁場影響下不同時間水泥凈

圖2 減水劑在B1、B2磁場影響下水泥凈漿流動度變化曲線

由圖2可以看出磁場對減水劑有一定的改善作用,基本隨時間逐漸加強，B1（約1 200 GS）磁場影響下在5小時后改善效果不再明顯，B2（約2 400 GS）磁場影響下1小時后改善效果不再明顯,水泥凈漿流動度趨于穩定。對比兩組試驗，在2小時以前B2磁場比B1磁場對減水劑的影響速率更快，其流動度更大。但兩組試驗流動度最大值不同，試驗2流動度最大值（300 mm）比試驗1流動度最大值（309 mm）明顯要小。磁場對大分子間及分子內弱相互作用有影響，大分子間及分子內弱相互作用是維持大分子構象的主要作用力，這些弱相互作用包括氫鍵作用、疏水相互作用、靜電作用及范德華力等。由于磁場介質作用使減水劑分子的構象發生了變化。兩組試驗中，可能是通過磁效應使減水劑分子分散開來，減少了部分聚集現象，從而有更多的減水劑分子與水泥顆粒直接作用，導致流動度增大。但磁場對不同的弱相互作用不同，另外場強的大小對弱相互作用影響不同，對這些弱相互作用的影響結果也可能會加強聚合，因此，不同的磁場強度作用下的最大流動度不同。

2.2 磁效應殘留效果對減水劑性能影響

表3 減水劑在殘留磁效應影響下水泥凈漿流動度

減水劑經1 200 GS磁場作用6小時后試驗測得水泥凈漿流動度為309 mm，取走磁鐵，然后每隔1小時，試驗測得流動度如表3和圖3所示。誤差太大，舍去283 mm這個數據。

圖3 減水劑殘留磁效應影響下水泥凈漿流動度變化曲線

由圖3可以看出,取走磁鐵后減水劑使用效果在前1小時內下降很快，2小時后趨于平衡,其最小值比未經磁化的減水劑效果稍好。可能是由于撤去磁場后，因減水劑分子間及分子內弱相互作用，減水劑分子重新聚集在一起，影響了減水劑與水泥顆粒的直接接觸量，導致流動度下降。但磁場殘留效應未完全退去,故2小時后減水劑仍有一定的性能提升。

2.3 減水劑摻量對水泥凈漿流動度的影響

分別測得 4.5 g、4.8 g、5.1g、5.4 g、5.7 g、6.0 g、6.3 g、6.7 g、7.0 g減水劑時水泥凈漿流動度如表4和圖4所示。

表4 不同減水劑摻量下的水泥凈漿流動度

由圖4可以看出,隨減水劑摻量的增大而增大并逐漸趨于平衡。減水劑摻量的增大，增加了更多的減水劑分子與水泥顆粒的接觸作用，提高了水泥漿體的分散性，流動度增大。但摻量增大到一定值，流動度的變化便不再明顯。這是由于減水劑在水泥顆粒表面的吸附量逐漸趨于飽和,減水劑分子已包圍了整個水泥顆粒的表面，即使再增加減水劑量，也不會有更多減水劑與水泥顆粒接觸了。本試驗中減水劑的最大摻量約為 6.7 g，對比減水劑經B1（約1 200 GS）磁場處理后可最大減少摻量0.3 g左右;對比減水劑經B2（約2400 GS）磁場處理后最大可減少摻量0.15 g左右。

圖4 水泥凈漿流動度隨減水劑摻量的變化曲線

2.4 磁效應對氨基減水劑合成的影響

用產品A作減水劑測得流動度為223 mm，用產品B作減水劑測得流動度為209 mm。但將產品B靜置兩天后，再做流動度試驗，測得流動度為282 mm。如圖5所示。

本試驗兩組試驗均在相同時間內完成，分析試驗結果，磁場對合成反應的影響可能為對反應速率的影響、對反應產物品種或產量的影響。但產品B靜置2天后,性能變化很大，性能還要好于產品A。可能是產物由于磁效應的作用以某種方式聚集在一起影響了其性能。殘留磁效應消退后，產物分散開來，性能提升。本試驗中所施加的磁場對氨基減水劑的合成有一定的促進作用。

圖5 減水劑A、B、B靜置2天流動度比較

2.5 磁效應對脂肪族減水劑合成的影響

圖6 減水劑C、D、D靜置2天流動度比較

用產品C作減水劑測得流動度為268 mm，用產品D作減水劑測得流動度為183 mm。但將產品D靜置2天后，再做流動度試驗，測得流動度為247 mm，如圖6所示。

本試驗兩組試驗亦均在相同時間內完成,磁場對合成反應的影響可能對反應速率的影響、對反應產物品種或產量的影響。但產品D靜置兩天后，性能變化很大，比產品C稍差。可能是產物由于磁效應的作用以某種方式聚集在一起影響了其性能。殘留磁性消退后，產物分散開來，性能提升。本試驗所施加的磁場對脂肪族減水劑的合成有一定的阻礙作用。

3 結論

1）一定強度的磁場對減水劑的使用性能有一定的影響。使用合適的磁場介質能對減水劑起到一定程度的改性作用。另外，磁場殘留效應退去很快。

2）磁場對減水劑的合成有一定的影響，對不同的減水劑的合成有不同的影響。對外加磁場下合成的減水劑，殘留的磁效應也將對減水劑的使用性能產生影響。

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