貯存溫度對醚類聚羧酸減水劑性能的影響研究

甘扶平，劉興龍，白體新

（1. 江西科之杰新材料有限公司，江西 南昌 330209；2. 建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024）

0 研究背景

在 20 世紀末我國便開始了醚類聚羧酸減水劑的研究，2005 年我國聚羧酸減水劑的應用進入了快速發展階段[1]，市場的聚羧酸減水劑以醚類聚羧酸減水劑為主[2]。目前國內醚類聚羧酸減水劑合成工藝分為常溫合成工藝與升溫合成工藝，其中以常溫合成工藝為主導。醚類聚羧酸減水劑采用復配技術配制成成品減水劑，廣泛應用于鐵路、公路、橋梁等項目的商品混凝土中。因使用的工程進度存在差異性，導致聚羧酸減水劑的使用周期存在差異性，因此聚羧酸產品應具備更好的工作性能和穩定性能。而實際中常因存放溫度和時間的不同，減水劑性能變化也不同，特別是夏季溫度高，容易導致減水劑腐敗變質。

在混凝土減水劑使用中，醚類聚羧酸減水劑在儲備罐儲存一段時間后，減水劑性能會降低[3]。本文主要研究不同溫度下，儲存時間的長短對醚類聚羧酸減水劑性能的影響，通過對比試驗數據的整理和分析，來指導醚類聚羧酸減水劑產品的生產、儲存和使用。

1 研究內容

本次研究的主要內容如下：

（1）目前市場主導的醚類合成工藝為常溫合成工藝，合成出來的醚類母液按其使用功能主要區分為減水母液與保坍母液。本項目收集 2 種常溫合成工藝的醚類聚羧酸減水母液與醚類保坍母液。

（2）將母液放置于溫度 (10±2)℃、(30±2)℃、(50±2)℃下進行貯存，對比的基準樣母液放置于 (-10±2)℃下貯存以確保基準樣母液不發生變化。以后每隔 30天測試一次，最長貯存時間為 3 個月。

（3）每隔 30 天對樣品進行 pH 值和混凝土性能測試，混凝土性能包括混凝土初始及 1h 坍落度和擴展度，含氣量及 3d、28d 抗壓強度。

2 原材料

所用的原材料如下：

（1）水泥：某品牌 P·O42.5 水泥，其性能指標見表 1。

表 1 水泥各性能指標

（2）砂：河砂，細度模數 2.4，含泥量 0.3%，松散堆積密度 1470kg/m3。

（3）礦粉：S95 礦粉，比表面積 432m2/kg，7d 活性指數 77%，28d 活性指數 102%。

（4）粉煤灰：Ⅱ級粉煤灰，細度 18.3%，需水量比 101%，燒失量 3.6%。

（5）碎石：采用 10～20mm 粒徑，其性能指標見表 2。

表 2 碎石性能指標

（6）減水劑：試驗采用某公司生產的母液 A（含固量 49.17%，醚類常溫工藝保坍母液）、母液 B（含固量 48.81%，醚類常溫工藝減水母液）。試驗用母液配制成品減水劑，配制成品減水劑過程只采用葡萄糖酸鈉（含固量 98.52%）作為緩凝劑，并以水稀釋成高效減水劑。

（7）水：試驗采用自來水。

3 試驗配比及測試方法

按 GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質性試驗方法》、GB/T 50080—2016《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》和 GB/T 50081—2019《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行試驗。混凝土試驗配合比見表3。

表 3 C30 混凝土配合比 kg/m3

4 試驗結果與分析

4.1 醚類聚羧酸減水劑母液 pH 值情況

在不同儲存溫度下，不同存儲時間的醚類聚羧酸減水劑母液 pH 值的變化見表 4 和圖 1。

表 4 pH 值

由表 4 和圖 1 可看出在相同存儲時間時，兩種醚類聚羧酸減水劑母液在高溫貯存時 pH 值要比低溫貯存高，但 pH 值均低于 7.0（pH 值 50℃＞30℃＞10℃），在相同存儲溫度時，貯存時間越長兩種母液的 pH 值均逐步增加。貯存溫度越高 pH 值變化率越顯著。

圖 1 醚類母液在不同溫度下的 pH 值

4.2 醚類聚羧酸減水劑混凝土性能測試分析

不同貯存溫度、不同存儲時間下，母液 A 拌制的混凝土拌合物性能結果見表 5，混凝土抗壓強度結果見表6；母液 B 拌制的混凝土拌合物性能結果見表 7，混凝土抗壓強度結果見表 8。

表 5 混凝土拌合物試驗（醚類母液 A）

表 6 混凝土抗壓強度（醚類母液 A） MPa

由表 5、表 6 可以看出相同的存儲時間時，母液 A的混凝土含氣量隨著溫度升高而升高（含氣量 50℃＞30℃＞10℃）。在相同存儲溫度時，存儲時間延長混凝土含氣量增大；在相同的存儲時間時，母液 A 貯存溫度越高混凝土初始坍落度/擴展度、1h 坍落度/擴展度值越小；在相同存儲時間時，貯存溫度越高，混凝土試塊的7d、28d 抗壓強度越低。其原因可能是母液 A 在高溫貯存時，細菌等微生物活躍及繁殖，母液更容易產生分解而導致混凝土性能測試呈現變化。

表 7 混凝土試驗（醚類母液 B）

表 8 混凝土抗壓強度（醚類母液 B） MPa

由表 7、表 8 可以看出在相同存儲時間時，母液 B的混凝土存儲溫度越高，含氣量越高（含氣量 50℃＞30℃＞10℃）。在相同存儲溫度時，存儲時間越長混凝土含氣量增大。存儲時間相同時，母液 B 貯存溫度越高混凝土初始坍落度/擴展度、1h 坍落度/擴展度值越小；同時貯存溫度越高，混凝土試塊的 7d、28d 抗壓強度越低。其原因可能是母液 B 在高溫貯存時，細菌等微生物活躍及繁殖，母液更容易產生分解而導致混凝土性能測試呈現變化。

5 結論

研究結論如下：

（1）存儲時間相同時，兩種醚類聚羧酸減水劑母液的 pH 值隨著溫度的升高而升高，但 pH 值均低于 7.0（pH 值 50℃＞30℃＞10℃）。在相同存儲溫度時，存儲時間越久兩種母液的 pH 值也會增加。

（2）在存儲時間相同時，母液 A 與母液 B 的混凝土含氣量隨著存儲溫度的升高而升高（含氣量 50℃＞30℃＞10℃）。存儲溫度相同時，隨著時間延長混凝土含氣量會增大。

（3）存儲時間相同時，母液貯存溫度越高混凝土初始坍落度/擴展度、1h 坍落度/擴展度值越小；存儲溫度相同時，存儲時間越長兩種醚類聚羧酸減水劑母液混凝土初始坍落度/擴展度、1h 坍落度/擴展度值越小。

（4）存儲時間相同時，貯存溫度越高，混凝土試塊的 7d、28d 抗壓強度越低。存儲溫度相同時，貯存時間越長，混凝土試塊的 7d、28d 抗壓強度越低。

（5）兩種醚類母液出現以上的性能變化，其原因可能是母液在高溫貯存時，細菌等微生物活躍及繁殖，母液更容易產生分解而導致混凝土性能測試呈現變化。