Preparation and Shrinkage Resistance Study of Low Activity and High Reactivity Ester⁃Type Monomers

doi:10.12422/j.issn.1006-396X.2024.02.008

Abstract

Abstract:

Solving the sensitivity of concrete to admixture dosage and concrete shrinkage has always been a technical challenge eagerly awaited in the construction industry.A new type of ester polycarboxylate superplasticizer monomer (ACPEG) was synthesizeduses by 3-methyl-3-butenoxyacetic acid (MBA) as the priming agent.The relative molecular mass (M_w) of ACPEG was determined to be 2 389 by an multi?angle laser dispersion spectrumeig scattering instrument,indicating the formation of a polyether monomer structure.The results showed that ACPEG has a unique advantage of low polymerization activity,allowing for the one-step synthesis of superplasticizers at 40 ℃ without risk of explosion.The superplasticizer synthesized from ACPEG exhibited a water-reducing rate of 37.4%,segregation rate of 10.8%,bleeding rate of 6.2% at 1 hour,and surface tension of 35.67 mN/m. Although slightly inferior to superplasticizers synthesized from ester-type monomers (MAPEG) in terms of workability,ACPEG outperformed superplasticizers synthesized from methallyl polyethylene glycol ethers (IPEG) and isoprene polyethylene glycol ethers (TPEG) in concrete slump,bleeding distance,segregation rate,workability,and shrinkage reduction effects.

Key words: Ester monomer, Low polymerization activity, High workability, Anti-shrinkage

摘要：

如何解决混凝土对外加剂的掺量敏感和混凝土收缩问题，一直是建筑行业期待解决的技术问题。以3-甲基-3-丁烯基氧基乙酸（MBA）为起始剂合成了新型酯类聚羧酸减水剂用大单体（ACPEG）；通过多角度激光散射仪测定了ACPEG的重均相对分子质量（M_w）。结果表明，ACPEG具有聚合活性低的独特优势，可于40 ℃一步法合成减水剂而不会爆聚；ACPEG的M_w为2 389，说明形成了聚醚单体结构；由ACPEG合成的减水剂减水率为37.4%，离析率为10.8%，1 h泌水率为6.2%，表面张力为35.67 mN/m，和易性比由酯类大单体（MAPEG）合成的减水剂略差，但在混凝土坍落度、泌浆距离、离析率、和易性及减缩效果等方面，均优于由甲基烯丙醇聚氧乙烯醚（IPEG）和异戊烯基聚氧乙烯醚（TPEG）合成的减水剂。

关键词: 酯类单体, 低聚合活性, 高和易性, 抗收缩

CLC Number:

TQ317.4

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Figures/Tables 9

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减水剂种类	M_w	M_w/M_n	黏度/（mPa·s）	w（游离聚醚）/%
PC⁃ACPEG	33 200	2.42	320	6.08
PC⁃MAPEG⁃80	31 800	2.26	260	6.72
PC⁃MAPEG⁃40	无法检测	无法检测	无法检测	无法检测
PC⁃IPEG	31 600	2.51	230	5.79
PC⁃TPEG	30 400	2.78	210	6.03

减水剂种类	M_w	M_w/M_n	黏度/（mPa·s）	w（游离聚醚）/%
PC⁃ACPEG	33 200	2.42	320	6.08
PC⁃MAPEG⁃80	31 800	2.26	260	6.72
PC⁃MAPEG⁃40	无法检测	无法检测	无法检测	无法检测
PC⁃IPEG	31 600	2.51	230	5.79
PC⁃TPEG	30 400	2.78	210	6.03

减水剂	m（水泥）	m（粉煤灰）	m（砂子）	m（小石）	m（中石）	m（大石）	m（水）	m（减水剂）
空白	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	2.22	0
PC⁃ACPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.69	54
PC⁃MAPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.81	54
PC⁃IPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.62	54
PC⁃TPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.73	54

减水剂	m（水泥）	m（粉煤灰）	m（砂子）	m（小石）	m（中石）	m（大石）	m（水）	m（减水剂）
空白	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	2.22	0
PC⁃ACPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.69	54
PC⁃MAPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.81	54
PC⁃IPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.62	54
PC⁃TPEG	3.10	2.30	2.59	2.67	2.68	2.67	1.73	54

减水剂	减水率/%	坍落度/mm	扩展度/mm	泌浆距离/mm	离析率/%	1 h泌水率/%	收缩率×10^-4 (28 d)	表面张力/（mN·m^-1）
空白	-	190	510	60	14.88	15.72	8.90	68.23
PC⁃ACPEG	37.42	210	560	40	10.78	6.26	7.18	35.67
PC⁃MAPEG	36.55	210	560	40	9.64	5.53	8.04	42.58
PC⁃IPEG	40.51	220	580	90	18.17	13.72	8.52	53.69
PC⁃TPEG	36.96	200	540	60	13.49	8.81	8.37	58.73