螯合剂在预拌混凝土中的应用实践体会.docx

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1、螯合剂在预拌混凝土中的应用实践摘要本文为验证螯合剂对混凝土性能的影响，采用当地常用生产混凝土的原材料，对比使用和不使用螯合剂，混凝土的工作通用性能力学性能。结果表明，在预拌混凝土中掺加少量螯合剂可使混凝土拌合物达到比较稳定的良好状态，有利于混凝土浇筑施工，并且能够提高混凝土的力学性能。关键词螯合剂；预拌混凝土；工作性能；力学性能螯合剂又称螯合配体，金属原子或离子与含有两个或连两个以上配位原子的配位体作用，生成具有环状结构的络合物，该络合物叫做螯合物。能生成螯合物的这种配体物质叫螯合剂，也称络合剂。螯合剂在工业生产中有着广泛的应用。在工业生产过程中，加入螯合剂使金属离子生成性质完全不同的螯合物，

2、是降低和控制金属离子浓度的主要方法0螯合物在矿物浮选过程、湿法冶金、金属元素的提取与分离、物质的催化合成、水的软化、电镀工艺、医药工业、染色过程等中都有广泛的应用。螯合物对Fe离子等金属离子有较强的捕捉能力和分散效果，螯合物能有效阻止钙、镁等金属离子形成沉淀物，可提高硅酸盐的分散性。经过大量的试验证明，在混凝土中掺入少量的螯合剂可以明显提高预拌混凝土的工作性能，而不改变混凝土的力学性能和耐久性能。在混凝土减胶剂中添加的聚丙烯酸钠（PAAS）组分，钙离子螯合值达到35Omgg0由于聚丙烯酸钠与胶凝材料中的金属离子形成了螯合物,弱化了水泥等胶凝材料中金属离子对于减水剂的干扰，提高了水泥颗粒的分散程

3、度，使水泥的粉团进一步分散，从而提高了水泥能效。在砂石骨料混凝土调节剂中添加的氨基三甲叉瞬酸（ATMP）组分，钙离子螯合值达到600mgg,多元醇磷酸酯（PAPE）组分的金属离子螯合值也比较高。由于螯合剂与砂石骨料的泥粉中的多种金属离子形成络合物，提高了泥粉的分散度，降低了混凝土中高吸附性粉体（包括石粉）、细颗粒（细砂粒）的表面能，使得颗粒间的相对滑移更容易，弱化了砂石骨料中金属离子对于减水剂的干扰，提高了混凝土拌合物的工作性。在混凝土改善剂中添加的马来酸一丙烯酸共聚物（MA-AA）组分，钙离子螯合值达到610mgg,由于马来酸一丙烯酸共聚物与混凝土拌合物粉体材料中的金属离子形成了螯合物，弱化

4、了粉体材料中金属离子对于外加剂的干扰，提高了外加剂的效率，使混凝土拌合物中的水泥、矿粉、粉煤灰及石粉、泥粉的分散性更好，浆体更丰富，改善了混凝土拌合物的工作性能。根据不同地区所使用的水泥、矿粉、粉煤灰和砂石骨料，选用相应的螯合剂加入混凝土拌合物中，可以使混凝土拌合物的粘度降低、流变性增强、粗骨料比例提高，减弱混凝土原材料中杂质对外加剂的消耗，稳定混凝土拌合物的工作性能，增加混凝土拌合物的触变性，改善混凝土拌合物的间隙通过性。针对常用的混凝土原材料，选用了聚丙烯酸钠（PAAS）、氨基三甲叉瞬酸（ATMP）和水解聚马来酸好（HPMA）螯合剂掺入混凝土中，与不掺螯合剂的混凝土进行了对比试验，考察螯合

5、剂对C30泵送混凝土性能的影响。1试验用原材料（1）水泥：PQ42.5普通硅酸盐水泥。比表面积为355m4kg,标准稠度用水量为28.4%；初凝时间为22Omin,终凝时间为34Omin,28d抗折、抗压强度分别为8.2、48.4MPa。（2）矿粉:S95级磨细矿渣粉。比表面积为465m4kg;烧失量为1.1%；需水量比为98.1%；28天活性指数为98%。（3）粉煤灰：F类11级粉煤灰。细度（0.045mm方孔筛筛余）为8.5%；烧失量为0.7%；需水量比为97%。（4）石子：碎青石。级配为525mm连续级配；表观密度2705kgm3;堆积密度1595kgm3;含泥量为0.7%；泥块含量为0

6、.2%；压碎值为103%；针片状颗粒含量为5.4%。（5）砂子：采用自产机制砂。细度模数为3.05；表观密度为2695kgm3;堆积密度为1605kgm3;粉体含量为11.6%；MB值1.3。（6）外加剂：采用GK-5B蔡系泵送剂。含固量为30.5%；减水率为18.7%；7d抗压强度比为130%；28d抗压强度比为115%；含气量为2.6%。（7）水：大西庄地下水。2混凝土对比试验对比试配混凝土的配合比见表1,试配时实际拌制混凝土301.,混凝土性能见表2。由表2数据可知，加入螯合剂的混凝土，工作性能和力学性能均有改善。*1ttwe*tt序0.,MIPlkASAlWMFUAMii*.Wm03一

7、一一D3VRm1“1刈4ftNi702W)0J11OBQ,一皿4N1.DOWOJB0*J0IOf2UtttMIIMi)t*1tQaMMIIMI拿MVftMXeU1W*e*egMKUM，IM3)三TlIWKU6wJtyPl3结语（1）加入螯合剂可提高预拌混凝土性能。在预拌混凝土中针对性地掺加少量的螯合剂可以提高预拌混凝土的工作性能和力学性能,使混凝土拌合物的工作性达到比较稳定良好的状态。（2）加入螯合剂对于预拌混凝土成本的影响不大。加入螯合剂虽然提高了混凝土中的外加剂成本，但是由于减弱了混凝土原材料中杂质对外加剂的消耗，可减少外加剂的用量，可提高混凝土中的粗骨料比例，总体成本可基本不变。（3）加

8、入螯合剂有利于混凝土的浇筑施工。加入螯合剂可使混凝土拌合物的工作性能稳定良好，可降低混凝土拌合物的阻滞性、增加混凝土拌合物的触变性、改善混凝土拌合物的间隙通过性，因而可提高预拌混凝土的浇筑施工性能，提高硬化混凝土的质量。因此用螯合剂配制混凝土拌合物改良剂作为外加剂掺入混凝土中，可达到提高预拌混凝土性价比的目的。但任何外加剂不是万能的。螯合剂不能解决混凝土中砂石骨料吸水率和砂石骨料中粉状杂质吸水率吸附外加剂溶液的问题。可采用在中间仓内智能湿润砂石料的工艺方法、在搅拌机中智能二次添加外加剂的工艺方法等其他方法解决。附参考资料：螯合剂小知识金属原子或离子与含有两个或两个以上配位原子的配位体作用，生成

9、具有环状结构的络合物，该络合物叫做螯合物。能生成螯合物的这种配体物质叫螯合剂，也称为络合剂。Chelate（螯合物）一词来源于希腊词汇CheIe,意为蟹爪。螯合物就像蟹钳钳制着矿物质一样，具有很高的稳定性。1930年，在德国首先合成了第一个螯合物一一EDTA（乙二胺四乙酸）螯合物，用于治疗重金属中毒病人，其后，螯合物不断研究、发展，并应用于治疗动脉硬化疾病等。70年代氨基酸螯合物出现以后，因其良好的生物利用度得到了广泛的应用。1987年美国食品管理协会（AAFco）定义氨基酸螯合物为：从可溶性盐中离解的金属离子与氨基酸按照1摩尔的金属与1到3摩尔的氨基酸的比例进行反应而形成共价螯合结构的产品。

10、水解氨基酸的平均分子量必须控制在150左右，而整个产品的分子量不超过800。一个氨基酸分子的一侧含有一个氨基或氮基，在另一侧含有一个有机酸根或按基，当形成介质是碱性，没有H+干扰时，两边的粉基和氨基就能在不同位置与金属原子联结在一起形成螯合物。氨基酸螯合金属具有相当高的稳定常数，而枸椽酸盐和抗坏血酸盐却形成非常弱的螯合键，EDTA（乙二胺四乙酸）和它的衍生物与金属形成强螯合物，具有很高的稳定常数。枸椽酸和抗坏血酸在被生物组织吸收前就发生分解，形成正价金属离子，很难被吸收。而EDTA及其衍生物形成的螯合物很稳定，不管对植物还是动物（包括人类），它们将完整的通过其生理系统而不分解，因此常常将EDT

11、A作为清洁剂从生理系统中除去不需要的金属离子。而氨基酸螯合金属在生物体内有足够的稳定性，其螯合结构可在生物体内被破坏，金属矿物质和氨基酸就在不同的地方被生理组织吸收。氨基酸螯合矿物质由于其较低的分子量和真正的共价化学结构，因此很容易被人体吸收。氨基酸螯合钙的吸收利用率比一般钙盐高60%-80%,比牛奶中的钙高60%。氨基酸螯合锌的生物利用率比锌盐高200%300%,比甲基毗咤锌高200%。氨基酸螯合镁比无机镁高250%,同时实验发现氨基酸螯合格、铜、铁和镒等都能有效的提高生物利用率。氨基酸螯合铁比硫酸铁的生物利用率高3.8倍，比氧化铁高3.6倍。氨基酸螯合铜的生物利用率超过氧化铜的3倍，几乎是

12、硫酸铜的4倍和碳酸铜的6倍。金属原子或离子与含有两个或连两个以上配位原子的配位体作用，生成具有环状结构的络合物，该络合物叫做螯合物。能生成螯合物的这种配体物质叫螯合剂，也成为络合剂。又称螯合配体（chelatingligand）,螯合基团（CheIatinggroup）或多齿配体（mutidentateligand）0配体中有两个或两个以上配位原子，且同时与一个中心原子（或离子）形成螯合环。由于螯合剂的成环作用使螯合物比组成和结构相近的非螯合配位化合物的稳定性高。螯合剂大多数是有机配体。目前已发现的螯合剂最多的达十四齿。螯合剂中的配位原子以氧和氮为最常见，其次是硫，还有磷、神等。用“螯描述这类

13、化合物,就是因为分子结构很像“蟹的两个大“钳夹住金属原子或离子。由一个正离子（称为中心离子）和几个中性分子或离子（称为配位体）结合而成的复杂离子叫配离子（又称络离子），含有配离子的化合物叫配位化合物。这种具有环状结构的配位化合物。其稳定性高于组成和结构相近的非螯合物。在配合物中中心离子与配位体通过配位键结合。配位键是一种特殊的共价键，通常的共价键是由两个成键原子各出一个电子形成共同电子对的，而在配位键中是由一个原子提供电子对，另一原子提供空轨道形成的。为了区别把共价键用“一表示，如H+H=H:H（H-H）,配位键用“6表示，箭头指向提供空轨道的原子，1Cu+NH3=CuNH3（CuNH3）o如

14、果配位体中只有一个配位原子，则中心离子与配位体之间只能形成一个配位键。而有些配位体分子中含有两个以上的配位原子而且这两个原子间相隔着两至三个其他非配位原子时，这个配体就可以与中心离子（或原子）同时形成两个以上的配位键。直接与中心离子配位的原子数目叫做配位数，通常配位数多为4或6,也有2和8的。配位数的多少取决于中心粒子的电子结构与空间因素。最常见的配位原子有氧、硫、氮。磷、碎、硒也可生成螯合物。在螯合剂分子中，配位原子是通过其他原子（主要是碳原子）连接成适宜的结构。根据螯合剂分子中所含可以参加配位的配位原子数目，分为二啮、三啮、四啮、六啮螯合剂。螯合剂包括无机和有机两类。大多数是有机类化合物。

15、常用的螯合剂有多磷酸盐、氨基浚酸、1,3二酮，羟基陵酸、多胺等。螯合剂的结构式多样的，有直链的也有带支链的结构。也有环状螯合剂如吓咻类衍生物和冠酸类衍生物等。同一金属离子与一种螯合剂形成的螯合物，比具有相同配位原子的单啮配体形成的络合物要稳定，这种特殊的稳定性是由于成环产生的，因此把这种由于螯合环的形成所产生的稳定性增高称之为螯合效应。螯合物的稳定性是以螯合物的稳定常数来衡量的，稳定常数越大，螯合物的稳定性就越高。假设螯合剂与金属离子生成的螯合物为M1.(最简单的情况)。严格的说螯合物的稳定常数应该表示为：式中型体的活度；KTM1.：在一定温度下为一个常数，成为活度常数或者热力学常数。螯合作用

16、在化学研究和工业生产中有着广泛的应用。在化学工业和工业生产过程中，加入螯合剂使金属离子生成性质完全不同的螯合物，是降低和控制金属离子浓度的主要方法。螯合物在矿物浮选过程、湿法冶金、金属元素的提取与分离、物质的催化合成、水的软化、电镀工艺、医药工业、染色过程等中都有广泛的应用。螯合物广泛应用于过氧化氢及次氯酸类作漂白剂的化学、机械和脱墨纸浆的漂白。部分螯合剂在医学上可用于铅及汞等中毒的治疗等。具体用途如下：1、能有效抑制金属离子对过氧化氢及次氯酸类漂白剂引起的催化分解，提高漂白效率,节约漂液，降低漂白成本。2、对Fe3+离子有极强的捕捉能力和分散效果，避免Fe3+离子与纸浆中的酚基团反应形成深颜色的更合物，保护纤维，提高纸浆白度，减少纸浆返黄。3、能有效阻止钙、镁等金属离子在纸浆漂白过程中发生化学反应形成沉淀物，从而防止系统设备、管道结垢，并能逐步去除漂洗系统原有的结垢。4、具有一定的分散能力，可提高硅酸钠的分散性。5、保护纸浆纤维，防止NaoH剥皮反应对纤维的破坏。6、与传统的DTPA相比，具有良好性价比。7、用于金属元素的分离和提纯、织物的染色以及制造有机颜料等。参考资料：1 .化工百科全书编委会.化工百科全书.北京.化学工业出版社.1998.171.2 .螯合物;内配位化合物(innerCoOrdinatiOnCOmPOUnd);CheIate