季铵盐型抗泥剂的合成及其性能研究
黎锦霞1，张炜1，梁晓彤1，林震2
（1. 广东复特新型材料科技有限公司 广东 佛山 528308 ；2. 广东新业混
凝土有限公司 广东 佛山 528308;） 摘 要：采用1,2-二溴乙烷和四甲基乙二胺为原料制备出一种季铵盐晶体抗泥剂，其最佳反应条件：反应温度70℃，反应时间8h。所制备季铵盐晶体抗泥剂能提高减水剂的适应性，增加混凝土流动性，抑制坍落度损失，混凝土强度提高1MPa左右，对膨润土的吸附具有较佳的抑制作用，其最佳掺量为0.04%。
关键词：抗泥剂，季铵盐，聚羧酸系高性能减水剂，混凝土
0. 前 言
随着混凝土工业的迅速发展，大量天然的砂石已经消耗殆尽，还由于各种材料条件限制，各地的砂石资源逐渐劣质化，特别是大中城市有很多的高含泥砂和尾矿砂以及二者的混合砂。聚羧酸减水剂在粘土中具有强烈的吸附趋向，对骨料中的泥土非常敏感，对混凝土的运输、工作性能和强度都带来很大的影响，是目前面临的技术难题[1~4]。砂石材料中的泥主要为蒙脱石土和高岭土，具有较高的比表面积和层状结构，使其优先于水泥吸附减水剂和自由水，从而导致混凝土的坍落度损失大、流变性差、耐久性和强度下降等问题[5~7]。
目前国内也有抗泥剂及抗泥型减水剂的相关研究[8~10]，在一定程度上解决了混凝土因含泥量过高而导致性能变差的问题，对季铵盐晶体抗泥剂的相关研究较少。本文根据泥土对外加剂吸附机理制备季铵盐晶体抗泥剂，工艺简单，使用方便，适用于高含泥骨料，能够有效减少粘土与外加剂竞争吸附。
1.实验部分
1.1实验原料
1,2-二溴乙烷，分析纯；四甲基乙二胺，分析纯；乙醇，分析纯。钠基膨润土，湖北中非膨润土有限公司；FT-S3高减水型聚羧酸系高性能减水剂(40%)、FT-S2标准型聚羧酸系高性能减水剂(40%)、FT-Ⅰ低标号聚羧酸系高性能减水泵送剂(10%)，广东复特新型材料科技有限公司；华润PII42.5R水泥，S95级矿粉、II
级粉煤灰，广东新泽建筑材料有限公司；河砂，含泥量1%，细度模数2.5；石子，花岗岩，含泥量0.8%，2~25连续级配。 1.2实验仪器
恒温水浴锅、四口烧瓶、温度计、球形冷凝管、搅拌器、抽滤瓶、布氏漏斗、水循环真空泵、烘箱、水泥净浆搅拌机等。 1.3实验步骤
在带冷凝管的四口烧瓶中加入计量的50%乙醇溶液（溶剂占70%），并置于水浴锅中加热，往四口烧瓶中按一定摩尔比例加入1,2-二溴乙烷和四甲基乙二胺并持续搅拌，反应设定时间后，将所得产物用布氏漏斗抽滤分离，用乙醇清洗数遍，得出白色晶体。将白色晶体放入蒸发皿，放置鼓风烘箱中60℃下干燥约2h。最后装瓶得季铵盐KN晶体。 1.4性能检测 1.4.1净浆测试
抗泥剂KN按照外掺法（占胶凝材料质量的百分比）加入减水剂母液中，净浆测试按照国标GB/T8077-2012《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行，钠基膨润土按内掺法取代相应质量的水泥，水泥净浆测试条件见表1：
表1 水泥净浆测试条件
水泥/g 297
1.4.2混凝土性能测试
混凝土性能测试参照国标GB/8076-2008《混凝土外加剂》的相关标准进行，混凝土配合比见表2：
表2 混凝土基准配合比
水/g 68 FT-S3、FT-S2/g 1.5 膨润土/g 3 KN/g 0.12
水泥/Kg 170
矿粉/Kg 90 粉煤灰/Kg 80 砂/Kg 810 石/Kg 1070 水/Kg 150 FT-Ⅰ /Kg 5.1 2. 结果与讨论
2.1合成条件的优化
2.1.1反应温度对净浆流动度的影响
以浓度为50%的乙醇与水为混合溶剂，溶剂占反应体系中的质量分数为70%，1,2-二溴乙烷和四甲基乙二胺按照特定的摩尔比例，反应时间为8h，考察反应温度对净浆流动度的影响。将合成得出的KN掺入到FT-S3高减水型减水剂中，并进行水泥净浆测试，测试条件参照表1。
由图1可见：水泥净浆初始流动度随着KN反应温度的升高而逐渐增大。反应温度在50℃时，水泥净浆初始流动度只有120mm，1h后流动度只有60mm；温度到70℃时，则达到273mm；1h后流动度为238mm；继续升高温度，则流动度趋向平稳。所以，温度的提高有助于KN的合成，适宜的反应温度为70℃。 2.1.2反应时间对净浆流动度的影响