改性木质素磺酸钙制备高效减水剂的应用研究

木质素磺酸盐类减水剂是从纸浆废液中提取的。产品分两类，即木质素磺酸钙盐和钠盐，后者由前者加工而得。制zao人造纤维或造纸工业在 高温，高压下蒸煮木材时，加入亚硫酸盐使木材中的纤维素和非纤维分离，所得纤维素即为人造丝、人造毛、纸等的原料。溶解在溶液中的非纤维素以木质素磺酸盐 为主，伴有少量醣分。这种溶液称为纸浆废液。从废液中提炼出酒精、酵母后，剩余物质再经热风喷雾干燥后成棕色粉末，即为木质素磺酸钙粉，其木质素磺酸钙含 量约为45～50％左右，还原物质含量低于12％。
木质素磺酸盐减水剂在我国应用已有40～50年的历史。但由于其减水率低，缓凝、混凝土的 抗压强度提高幅度小，早期强度偏低，在混凝土中应用受到了限制。也影响其自身价值的提高。目前木质素磺酸钙减水剂仍主要被用在夏季混凝土施工中，作为混凝 土缓凝剂。全世界每年可产生3000万吨的工业木素，目前我国仅有约6％的工业木素被利用，其余大部分作 为废物排入江河。严重污染环境。
对木质素磺酸钙进行活化改性与萘系高效减水剂系复合可配制高效减水利，并克服了木质磺酸钙的缓凝，早期强度低的缺点，大大降低萘系减水剂的成本，扩大木钙应用范围。改性木钙的活化与复合工艺流程见图1。

                                        
本文重点研究改性木质素磺酸钙与萘系外加剂复合制备高效减水利的水泥净浆流动度，水泥砂浆扩散度的经时变化，并配制出高强度混凝土。
2 实验原材料
1．木钙：吉林产
2．萘磺酸钠高效减水剂自制，1％掺加量，0.28水灰比，水泥净浆流动度259mm。
3．水泥：湖北黄石华新525普通硅酸盐水泥。
4．标准砂。

3 实验方法
砂浆流动度测试采用跳桌法。
水泥净浆流动度测试，按GBJ119-88。
水泥凝结时间测试GB175-92。
水泥浆强度采用4×4×4cm试件，W/C=0.23，外加剂掺量为水泥用量的1%，振动成型，标准养护。
高强度混凝土配制，采用10×10×10cm试件，中砂细度模数2.6，碎石，粒径5～20cm。
木钙与萘系减水剂物理复合是指将两者按一定的比例混合溶解而成。
4 实验结果与讨论
4.1 各种外加剂的水泥净浆流动度对比
将自制萘系减水剂(以字母N代表)，改性木钙(GM)与萘系复合减水剂(以下简称改性木钙)和木钙(M)等分别进行水泥净浆流动度测试，其结果见表1。 

减水剂 N GM15%+N85% GM25%+N75% M M20%+N80%
流动度(mm) 259 270 272 130 260
在 表1中，编号1、2、3、5的外加剂掺量占水泥重量的1%，编号4外加掺量为0.2%，从流动度的试验结果表明，改性木钙试样的流动度大于萘系减水剂。编 号5为木钙与萘系外加剂物理混合，其流动度与编号1试验较为接近。掺加纯木钙的流动度最小。改性木钙与萘系减水剂复合可显著增加原有萘系的减水效果。

4.2 改性木钙砂浆扩散度的试验
掺加外加剂经减水后的混凝土坍落度随着时间损失较大。为了使混凝土坍落度满足施工要求，常常将缓凝剂与高效减水剂、引气剂、保塑剂复合使用。采用水泥净 浆流动度的方法进行不同时间的流动度测试，结果表明，水泥净浆流动度随时间变化较小，经过1.5小时的测试 结果未见明显差异，故改用跳桌法测砂浆的扩散度。采用1∶2的胶砂比，基准砂浆扩散度为140±5mm的W/C比为0.44，掺加1％N减水剂砂浆扩散度 为140±5mm的W/C比为0.35，在此W/C下，分别测试改性木钙，及其它品种的复合外加剂的砂浆扩散度随时间变化，其结果见表2。
表2 掺加不同减水剂砂浆扩散度随时间的变化
编号 外加剂品种 W/C 不同时间的砂浆扩散度(mm)
0 15分 30分 45分 60分 75分 90分
1 基准砂浆 0.44 140                 
2 萘系减水剂(N) 0.35 140 120 112 108.5         
3 M20%+N80% 0.35 163 176 175 157 144 137 120
4 GM15%+N85% 0.35 164 154 131.4 110.5         
5 GM25%+N75% 0.35 145 145 130 128 122 120   
6 (4)80%+M20% 0.35 164 174 171 160 146 140 118
掺入萘系减水剂试样(编号2)的扩散度随时间变化较为明显，降低较快，拌合45分时已达到108.5mm。基本上不流动。将木钙与萘系复合作用时(见编 号3)，该试样的扩散度随时间变化较为缓慢，在相同的减水率的条件下，扩散度初始值已达到163mm，60分钟为144mm，90分钟达到120mm。木 钙的物理复合即充分利用了其缓凝点又可提高复合外加剂的减水效果。将改性木钙与萘系外加剂进行化学复合时，也可以大大提高原有外加 剂的减水效果(见编号4、5)，其砂浆扩散度随时间的变化规律与纯萘系外加剂有相同之处。这就说明经过化学改性木钙与萘系复合后，其木钙原有的缓凝效果大 大减少，减水效果则更加增强。若将改性木钙与萘系复合后制备复合外加剂如编号4，再与木钙物理复合，见试样编号6，其砂浆扩散度的变化规律与3号极为相 似，从这个试验可以看出木钙的总掺量可以达到水泥重量的0.35％。