低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂合成工艺与性能的研究
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摘要
本文详细介绍了常用的高效减水剂结构类型及性能特点；国内、外高效减水剂和氨基磺酸盐高效减水剂的研究应用现状。并且从作用机理入手探讨了减水剂的合成方法及发展趋势。
以单因素法为基础优化了传统氨基磺酸盐高效减水剂的合成工艺参数，按照最佳合成工艺参数合成出的产品，其性能得到了改善。以传统氨基磺酸盐高效减水剂合成原理为基础，在合成反应过程中加入了廉价的改性单体U，使产品ASH-JD的成本降低17％。
论文详细研究了反应单体的摩尔比、反应温度、时间、浓度、反应溶液的酸碱度及甲醛的滴加速度等对产品ASH-JD性能的影响，通过试验，得到了这些因素的最佳水平。
按照相关标准，对产品进行了测试，所开发的低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂ASH-JD的各项性能如减水率、抗压强度比、增强效果、引气性、坍落度保持效果、与水泥适应性、收缩性能、抗冻融性能、抗渗性能等相当于传统氨基磺酸盐高效减水剂，性能价格比优于萘系高效减水剂。
In this paper, the types and performance characteristics of commonly used superplasticizers, the research and application actualities of superplasticizers and aminosulfonic-based superplasticizer both in and outside China were introduced in detail. Based on the action mechanisms of superplasticizers, their synthesizing methods and development trends were also discussed.
The parameters of synthesizing technology of traditional aminosulfonic-based superplasticizers were optimized through mono-factor method. According to those optimum parameters, the performances of product were improved. Based on the reaction principle of traditional aminosulfonic-based superplasticizers, the cheap modifier was added in the synthesizing process, so the production costs of superplasticizer ASH-JD can be decreased by 17%.
The factors influencing on the performance of ASH-JD such as the Moore ratio of monomers, the reaction temperature and time, concentration, the pH value of reaction solution and the drippy speed of formaldehyde were studied carefully. Through experiments, the optimum level of those factors was gained.
According to relative criteria, the performance of ASH-JD such as ratio of water-reducing, ratio of compressive strength, effect of enhancing strength, ratio of bleeding, air entrainment content, effect of keeping slump value, compatibility with cement, resistance to concrete shrinkage and damage by freezing and thawing and impermeability to water etc are all equal to the traditional aminosulfonic-based superplasticizers, and the ratio of performance to price is better than naphthalene series superplasticizers.
以单因素法为基础优化了传统氨基磺酸盐高效减水剂的合成工艺参数，按照最佳合成工艺参数合成出的产品，其性能得到了改善。以传统氨基磺酸盐高效减水剂合成原理为基础，在合成反应过程中加入了廉价的改性单体U，使产品ASH-JD的成本降低17％。
论文详细研究了反应单体的摩尔比、反应温度、时间、浓度、反应溶液的酸碱度及甲醛的滴加速度等对产品ASH-JD性能的影响，通过试验，得到了这些因素的最佳水平。
按照相关标准，对产品进行了测试，所开发的低成本改性氨基磺酸盐高效减水剂ASH-JD的各项性能如减水率、抗压强度比、增强效果、引气性、坍落度保持效果、与水泥适应性、收缩性能、抗冻融性能、抗渗性能等相当于传统氨基磺酸盐高效减水剂，性能价格比优于萘系高效减水剂。
In this paper, the types and performance characteristics of commonly used superplasticizers, the research and application actualities of superplasticizers and aminosulfonic-based superplasticizer both in and outside China were introduced in detail. Based on the action mechanisms of superplasticizers, their synthesizing methods and development trends were also discussed.
The parameters of synthesizing technology of traditional aminosulfonic-based superplasticizers were optimized through mono-factor method. According to those optimum parameters, the performances of product were improved. Based on the reaction principle of traditional aminosulfonic-based superplasticizers, the cheap modifier was added in the synthesizing process, so the production costs of superplasticizer ASH-JD can be decreased by 17%.
The factors influencing on the performance of ASH-JD such as the Moore ratio of monomers, the reaction temperature and time, concentration, the pH value of reaction solution and the drippy speed of formaldehyde were studied carefully. Through experiments, the optimum level of those factors was gained.
According to relative criteria, the performance of ASH-JD such as ratio of water-reducing, ratio of compressive strength, effect of enhancing strength, ratio of bleeding, air entrainment content, effect of keeping slump value, compatibility with cement, resistance to concrete shrinkage and damage by freezing and thawing and impermeability to water etc are all equal to the traditional aminosulfonic-based superplasticizers, and the ratio of performance to price is better than naphthalene series superplasticizers.
引文
[1] 西安建筑科技大学．徐长征硕士学位论文，P1～10
[2] 黄大能“十五”计划将造就一个混凝土外加剂的时代混凝土与水泥制品，2001，3
[3] 李永德等．单环芳烃型高性能减水剂的合成与性能研究．化学建材，2003，1
[4] 熊大玉，王小红．混凝土外加剂．化学工业出版社，2002，P68～73
[5] 吴中伟，廉慧珍．高性能混凝土．中国铁道出版社，1999，P50～56，P101～103
[6] 陈建奎．混凝土外加剂的原理及应用．中国计划出版社，1997，P11～70
[7] 李永德等．高性能减水剂的研究现状与发展方向．混凝土．2002．9
[8] 田培等．我国商品混凝土生产现状及21世纪高效减水剂的发展趋势．中国建材科技，2002，3
[9] 蔡希高．高性能外加剂主导官能团理论．化学建材，1999，5
[10] 蔡希高．高性能外加剂主导、非主导官能团与氢键．化学建材，2003，4
[11] 蔡希高．高性能混疑土外加剂理论问题．混凝土，2003，9
[12] 何廷树等．混凝土外加刘．陕西科学技术出版社，2003，P54～65
[13] 熊大玉．国内减水剂新品种的研究与发展．混凝土，2001，11、12
[14] 李崇智等．高性能减水剂的研究现状与展望，混凝土与水泥制品，2001，2
[15] 张冠伦，张云理．混凝土外加剂原理及其应用技术．上海科学技术文献出版社，1985．
[16] 王福川等．土木工程材料．中国建材工业出版社，2001，P68～70
[17] 随同波，王晶．混凝土高效减水剂作用机理新进展．中国建材科技，1998，4
[18] 熊大玉等．高效减水剂作用机理研究．冶金建筑，1982，5
[19] 何廷树等．从混凝土减水剂作用机理看高效减水剂的合成与复配．陕西省混凝土外加剂应用技术研讨会论文集，2002，10
[20] 冯乃谦．氨基磺酸盐高效减水剂的研制及混凝土的特性．混凝土与水泥制品，2000，2
[21] 邱学青等．氨基磺酸系高效减水剂的研究现状与发展方向．化工进展，2003，4
[22] N. Spiratos and C. Jolicoeur. Trends in concrete chemical admixtures for the 21st century. Cement and Concrete, 2001, 3
[23] E. Sakai, J. K. Hang. and M. Daimon. Action mechanism of comb-type superplasticizer containing grafted polyethylene oxide chains. Cement and Concrete, 2000, 6
[24] S. M. Lalalih and M. Absi-Halabi. Water-soluble Sulfonated Aino-formaldehyde. I. Melamine Resines, systhesis. Journal of Applied Polymer Science, 1997, vol, 33
[25] 邵艳霞，郗英欣．高效减水剂的研究进展．上海建材，2003，4
[26] 蒋新元，邱学青等．氨基磺酸系高效减水剂ASP性能研究．化学建材，2003，3
[27] 张留城，李佐邦等．缩合聚合．化学工业出版社，1986，P1～19，P356～363
[28] 雷道斌．对日本混凝土外加剂发展状况的思考．混凝土，2001，11
[29] 田培．我国混凝土外加剂现状和展望．混凝土，2003，3
[30] 冯乃谦，刑峰等．氨基磺酸系高效减水剂的试验与应用．混凝土，2002，9
[31] Meishan Pei, et. al. Synthesis of sodium sulfanilate-phenol-formaldehyde condensate and its application as a superplasticiser in concrete.Cem Concr Res, 2000, 30
[32] 李强等．氨基磺酸系高性能减水剂的合成与性能分析．混凝土，2001，11
[33] 胡小波，陈志源．混凝土外加剂研究和应用现状及存在的几个问题．混凝土，2001，11
[34] 蔡素德．有机化学．中国建筑工业出版社，1988，P112～120，P130～138．
[35] 刘跃伟，孔德玉等．氨基磺酸系高效减水剂的合成及应用特性．化学建材，2003，2
[36] 黄发荣，焦扬声．酚醛树脂及其应用．化学工业出版社，2003，P54～139
[37] 李崇智，师海霞，章银祥．氨基磺酸系高效减水剂的试验研究．混凝土，1999，4
[38] 于飞宇，邱聪等．氨基磺酸系高性能减水剂的研制开发．化学建材，2004，1
[39] 蔡希高．高性能复合高效减水剂研究．化学建材，2001，1
[40] GB8076-1997，混凝土外加剂．国家技术监督局
[41] GB／T50080-2002，普通混凝土拌和物性能试验方法标准．中华人民共和国建设部．
[42] GB／T50081-2002，普通混凝土力学性能试验方法标准．中华人民共和国建设部．
[43] GB／T50082-2002，普通混凝土耐久性能试验方法标准．中华人民共和国建设部．
[44] JC473-2001，混凝土泵送剂．国家技术监督局．
[45] GB／T8077-2000，混凝土外加剂匀质性试验方法．国家技术监督局．
[46] GB 50119-2003，混凝土外加剂应用技术规范．中华人民共和国建设部．
[47] 刘秉京．高效减水剂与水泥的适应性．混凝土，2002，9
[48] 陈国忠等．新鲜水泥与外加剂适应性的探讨．混凝土，2003，4
[49] S. P. Jiang et al. Importance of adequate soluble alkali content to ensure cement/superplasticizer compatibility. Cement and Concrete Research, 29[1999]71～78
[50] 赵慧如．水泥与高效减水剂适应性-双向适应．陕西省混凝土外加剂应用技术研讨会论文集，2002，10
[2] 黄大能“十五”计划将造就一个混凝土外加剂的时代混凝土与水泥制品，2001，3
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[42] GB／T50081-2002，普通混凝土力学性能试验方法标准．中华人民共和国建设部．
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