1、改性木質(zhì)素磺酸鈣制備高效減水劑的應(yīng)用研究1 前言木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑是從紙漿廢液中提取的。產(chǎn)品分兩類， 即木質(zhì)素磺酸鈣鹽和鈉鹽，后者由前者加工而得。制造人造纖維或造 紙工業(yè)在 高溫，高壓下蒸煮木材時(shí)，加入亞硫酸鹽使木材中的纖維 素和非纖維分離，所得纖維素即為人造絲、人造毛、紙等的原料。溶 解在溶液中的非纖維素以木質(zhì)素磺酸鹽 為主，伴有少量醵分。這種 溶液稱為紙漿廢液。從廢液中提煉出酒精、酵母后，剩余物質(zhì)再經(jīng)熱 風(fēng)噴霧干燥后成棕色粉末，即為木質(zhì)素磺酸鈣粉，其木質(zhì)素磺酸鈣含 量約為4550%左右，還原物質(zhì)含量低于12%。木質(zhì)素磺酸鹽減水劑在我國應(yīng)用已有 4050年的歷史。但由于 其減水率低，緩凝、

2、混凝土的 抗壓強(qiáng)度提高幅度小，早期強(qiáng)度偏低， 在混凝土中應(yīng)用受到了限制。也影響其自身價(jià)值的提高。目前木質(zhì)素 磺酸鈣減水劑仍主要被用在夏季混凝土施工中， 作為混凝 土緩凝劑。 全世界每年可產(chǎn)生3000萬噸的工業(yè)木素，目前我國僅有約 6%的工 業(yè)木素被利用，其余大部分作 為廢物排入江河。嚴(yán)重污染環(huán)境。對木質(zhì)素磺酸鈣進(jìn)行活化改性與蔡系高效減水劑系復(fù)合可配制 高效減水利，并克服了木質(zhì)磺酸鈣的緩凝，早期強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，大大 降低蔡系減水劑的成本，擴(kuò)大木鈣應(yīng)用范圍。改性木鈣的活化與復(fù)合 工藝流程見圖1。本文重點(diǎn)研究改性木質(zhì)素磺酸鈣與蔡系外加劑復(fù)合制備高效減 水利的水泥凈漿流動(dòng)度，水泥砂漿擴(kuò)散度的經(jīng)時(shí)變化，并

3、配制出高強(qiáng) 度混凝土。2實(shí)驗(yàn)原材料.木鈣：吉林產(chǎn).蔡磺酸鈉高效減水劑自制，1%摻加量，0.28水灰比，水泥 凈漿流動(dòng)度259mm。.水泥：湖北黃石華新525普通硅酸鹽水泥。4.標(biāo)準(zhǔn)砂。3實(shí)驗(yàn)方法砂漿流動(dòng)度測試采用跳桌法。水泥凈漿流動(dòng)度測試，按 GBJ119-88。水泥凝結(jié)時(shí)間測試 GB175-92。水泥漿強(qiáng)度采用444cm試件，W/C=0.23,外加劑摻量為水泥用 量的1%,振動(dòng)成型，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。高強(qiáng)度混凝土配制，采用101010cm試件，中砂細(xì)度模數(shù)2.6, 碎石，粒徑520cm。木鈣與蔡系減水劑物理復(fù)合是指將兩者按一定的比例混合溶解 而成。4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論各種外加劑的水泥凈漿流動(dòng)度對比將自制

4、茶系減水劑（以字母N代表），改性木鈣（GM）與蔡系復(fù)合 減水劑（以下簡稱改性木鈣）和木鈣（M）等分別進(jìn)行水泥凈漿流動(dòng)度測 試，其結(jié)果見表1。表1減水劑水泥凈漿流動(dòng)度試驗(yàn)編號(hào)1 2 3 4 5減水劑 N GM15%+N85% GM25%+N75% M M20%+N80%流動(dòng)度（mm） 259 270 272 130 260在表1中，編號(hào)1、2、3、5的外加劑摻量占水泥重量的1%, 編號(hào)4外加摻量為0.2%,從流動(dòng)度的試驗(yàn)結(jié)果表明，改性木鈣試樣 的流動(dòng)度大于蔡系減水劑。編 號(hào)5為木鈣與蔡系外加劑物理混合， 其流動(dòng)度與編號(hào)1試驗(yàn)較為接近。摻加純木鈣的流動(dòng)度最小。改性木 鈣與蔡系減水劑復(fù)合可顯著增加原

5、有蔡系的減水效果。改性木鈣砂漿擴(kuò)散度的試驗(yàn)摻加外加劑經(jīng)減水后的混凝土坍落度隨著時(shí)間損失較大。為了 使混凝土坍落度滿足施工要求，常常將緩凝劑與高效減水劑、引氣劑、 保塑劑復(fù)合使用。采用水泥凈 漿流動(dòng)度的方法進(jìn)行不同時(shí)間的流動(dòng) 度測試，結(jié)果表明，水泥凈漿流動(dòng)度隨時(shí)間變化較小，經(jīng)過 1.5小時(shí) 的測試 結(jié)果未見明顯差異，故改用跳桌法測砂漿的擴(kuò)散度。采用1 : 2的膠砂比，基準(zhǔn)砂漿擴(kuò)散度為1405mm的W/C比為0.44,摻加1% N減水劑砂漿擴(kuò)散度 為1405mm的W/C比為0.35,在此 W/C下， 分別測試改性木鈣，及其它品種的復(fù)合外加劑的砂漿擴(kuò)散度隨時(shí)間變 化，其結(jié)果見表2。表2摻加不同減水劑

6、砂漿擴(kuò)散度隨時(shí)間的變化編號(hào)外加劑品種 W/C不同時(shí)間的砂漿擴(kuò)散度（mm）0 15分30分45分60分75分90分 1基準(zhǔn)砂漿0.44 140蔡系減水劑（N） 0.35 140 120 112 108.5M20%+N80% 0.35 163 176 175 157 144 137 120GM15%+N85% 0.35 164 154 131.4 110.5GM25%+N75% 0.35 145 145 130 128 122 120（4）80%+M20% 0.35 164 174 171 160 146 140 118摻入蔡系減水劑試樣（編號(hào)2）的擴(kuò)散度隨時(shí)間變化較為明顯，降 低較快，拌合45分

7、時(shí)已達(dá)到108.5mm?；旧喜涣鲃?dòng)。將木鈣與蔡 系復(fù)合作用時(shí)（見編 號(hào)3）,該試樣的擴(kuò)散度隨時(shí)間變化較為緩慢，在相同的減水率的條件下，擴(kuò)散度初始值已達(dá)到163mm, 60分鐘為144mm, 90分鐘達(dá)到120mm。木 鈣的物理復(fù)合即充分利用了其緩凝 點(diǎn)又可提高復(fù)合外加劑的減水效果。將改性木鈣與蔡系外加劑進(jìn)行化 學(xué)復(fù)合時(shí)，也可以大大提高原有外加 劑的減水效果（見編號(hào)4、5）, 其砂漿擴(kuò)散度隨時(shí)間的變化規(guī)律與純茶系外加劑有相同之處。這就說 明經(jīng)過化學(xué)改性木鈣與蔡系復(fù)合后，其木鈣原有的緩凝效果大大減少，減水效果則更加增強(qiáng)。若將改性木鈣與蔡系復(fù)合后制備復(fù)合外加 劑如編號(hào)4,再與木鈣物理復(fù)合，見試樣編

8、號(hào) 6,其砂漿擴(kuò)散度的變 化規(guī)律與3號(hào)極為相似，從這個(gè)試驗(yàn)可以看出木鈣的總摻量可以達(dá) 到水泥重量的0.35%。4.3改性木鈣復(fù)合外加劑凝結(jié)時(shí)間和砂漿強(qiáng)度試驗(yàn)將不 同品種外加劑配制的試樣方案凝結(jié)時(shí)間見表 3。本試驗(yàn)是選用了四個(gè)對比方案，水灰比采用0.23,試樣裝入臺(tái)形模具中，由于 加入減水劑的緣故，可明顯看到表面層較稀的水泥漿層。1、2、3號(hào)試樣在成型數(shù)十分鐘后表面水泥漿層開始收干，并有結(jié)皮現(xiàn)象，針頭下降阻力較大。而4號(hào)樣，在2個(gè)小時(shí)之內(nèi)表面始終在稀水 泥漿 層。針頭下落順暢，一插到底。2、3、4號(hào)終凝時(shí)間相差較小，可能 與水泥漿加入減水劑后，表面含有較多稀水泥漿有關(guān)。1、2、3、號(hào)樣初凝時(shí)間較

9、為接近，改性木鈣復(fù)合外加劑對水泥凈漿初凝影響較 小。表3凝結(jié)時(shí)間測試結(jié)果編號(hào)外加劑W/C初凝終凝1純蔡系0.23 57分6小時(shí)49分2 GM15%+N85% 0.23 68 分 7 小時(shí) 34 分3 GM25%+N75% 0.23 65 分 7 小時(shí) 6 分4 M20%+N80% 0.23 276 分 7 小時(shí) 45 分改性木鈣復(fù)合減水劑具有較好的減水效果，人們最關(guān)心的是摻 入水泥中對制品強(qiáng)度的影響。采用水泥凈漿試件，測試其 3天10天 的強(qiáng)度其結(jié)果見表4。表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，改性木鈣復(fù)合外加劑對水泥凈漿體強(qiáng)度 影響與改性木鈣的摻加量有一定關(guān)系。當(dāng)改性木鈣摻加量在15%時(shí)，性能最好，早期及后期

10、強(qiáng)度都 較高，當(dāng)摻量在25%時(shí)對水泥早期強(qiáng) 度有一定影響，但仍比木鈣 20%的物理復(fù)合要高出許多，10天強(qiáng)度 2、3號(hào)略高于1號(hào)，物理復(fù)合的木鈣早期增強(qiáng)效果較差，10天強(qiáng)度也低于其它三組。將改性木鈣15%配制成復(fù)合外加劑，用于制備高性能混凝土， 其試驗(yàn)結(jié)果見表5。表5中，A、B、C的 膠結(jié)料用量有些差異，A、 C組外加劑為自制純茶系高效減水利。B組采用改性木鈣摻量為15% 的復(fù)合高效減水劑，從試驗(yàn)結(jié)果看，B組的3天、7天、28天強(qiáng) 度 均為最高，應(yīng)用改性木鈣復(fù)合減水劑也可以配制出超高強(qiáng)度混凝土。 而且外加劑的成本可大大減少。表4摻加不同的品種外加劑水泥凈漿體強(qiáng)度 編號(hào) 外加劑品種 3天(MPa

11、) 10天(MPa) 1蔡系高效減水劑35.1 482改性木鈣15%復(fù)合36.9 48.93改性木鈣25%復(fù)合27.9 48.64木鈣20%物理復(fù)合17.7 39.9表5自制外加劑配制高強(qiáng)度混凝土性能對比編號(hào)每立方米混凝土材料用量(kg/m3)水膠比砂率 坍落度 mm外加劑 品種抗壓強(qiáng)度(MPa)水泥硅灰礦粉粉煤灰外加劑3天7天28 天A 550 III 9 0.34 0.38 215 蔡系 43.2 59.2 63.9B 300 60 240 90 9 0.29 0.34 35 改性木鈣 15% 5877.7 91.1C 275 55 220 83 8.25 0.32 0.34 175 蔡系 58.566.6 32.45結(jié)論將木鈣改性活化再與蔡系外加劑復(fù)合，可制備出減水性能 優(yōu)于原秦系減水劑的復(fù)合外加劑，當(dāng)改性木鈣摻量為15%,其復(fù)合外 加劑的各項(xiàng)性能與原蔡系外加劑相同，此時(shí)的復(fù)合減水劑已不具備緩 凝功能。摻加改性木鈣為15%的