摘要：通过运用现代测试分析方法（IR、GPC）研究SPF高效减水剂官能团特征和分子量分布，使用界面张力仪和电位仪表征和解释减水剂分子对水泥净浆分散性能和分散性保持能力。在此基础上对SPF高效减水剂在混凝土上的应用性能进行了评价。

高性能混凝土被称为21世纪的混凝土，其生产与施工更趋机械化和自动化，用途更加广泛。混凝土技术上的差距最重要是在高效减水剂发展水平上。单环芳烃型高效减水剂是指聚合物憎水主链由苯基和亚甲基交替连接而成，主链的单环有—SO₃H、—NH₂和—COOH等亲水性的官能团，为了对具有这类结构特征的水溶性聚合物进行较系统的研究，把具有这种结构特征的减水剂与萘系为代表的多环芳烃类相区别，定名为单环芳烃型高效减水剂。

单环芳烃型高效能减水剂减水率高达20%，生产工艺又相对简单，我国研究只是刚起步。一般单环芳烃型高效减水剂分为氨基磺酸系、羟基磺酸类、羟基氨基羧基磺酸类3类高性能减水剂，羟基磺酸类（SPF）是单环芳烃型高效减水剂中的一个重要的组成。SPF作为一种高效减水剂其分子结构特性及应用性能评价在国内外还研究得很少，使用IR、GPC、界面张力仪和ξ电位仪现代分析仪器对SPF高效减水剂官能团特征和分子量分布进行分析，在此基础上进一步研究了SPF高效减水剂在混凝土上的应用性能。

1试验

1.1水泥

试验用水泥为小野田52.5纯硅酸盐水泥，水泥化学成分如表1所示。

1.2 SPF的制备工艺

将定量苯酚与自制的磺化剂溶于一定量水，加入氢氧化钠调至碱性，常温下滴加甲醛，滴加过程中控制滴加速度，体系温度不超过70℃。滴加结束后在90—100℃左右反应5—7h，反应后期加入分子量调节剂，除去低分子物，得到固含量约为30%的深红色SPF高效减水剂。

1.3 SPF减水剂分子结构特性的表征

1)SPF红外光谱分析（IR）用Nicolet公司的NEXUS 670 FT-IRESP红外光谱仪测定SPF高效减水剂红外吸收光谱。

2)SPF凝胶渗透色谱仪（GPC）采用美国Waters公司515型凝胶渗透色谱仪测定SPF高效减水剂分子量及其分布特性。

3)表面张力测定采用芬兰Kibron dIFT双通道动态界面张力仪测定配成不同质量分数SPF减水剂溶液的表面张力。

4)ξ-电位的测定配制不同质量浓度的SPF高效减水剂溶液，水灰比为800，搅拌后立即将悬浮液注入电泳DYY-III-4型稳压稳流电泳仪、电泳管槽中，选取20个水泥颗粒为一组，取平均值求出电泳速度，水泥颗粒表面的ξ-电位其数值由亥姆霍兹公式计算。

1.4混凝土应用性能的测定

1)混凝土减水率测定混凝土减水率测定按GB8076—1997进行。

2)混凝土抗压强度与抗压强度之比测定混凝土抗压强度和抗压强度之比按GB8076—1997进行。

3)凝结时间的测定凝结时间按GB8076—1997进行，采用贯入阻力仪测定，从水泥与水接触时开始计算。

2结果分析

2.1 SPF减水剂分子结构特性的表征

1)SPF红外光谱分析（IR）SPF红外光谱结果见图1，3430.8cm⁻¹为羟基伸缩振动峰，这不可能是醇羟基，而是酚羟基。3000cm附近有一个小峰，在1474.7cm是亚甲基变形振动峰，说明SPF中含有亚甲基。1636.5cm是苯环上的C=C键伸缩振动产生的特征吸收峰，在指纹区中的792.5cm⁻¹区域中的谱带是取代苯的1,2,6取代的特征吸收峰。1186.5cm⁻¹和1044.1cm⁻¹是由于S=O键伸缩振动产生的特征吸收峰，在700—500cm⁻¹的连续吸收峰是S—O、S—S、C—S键伸缩振动产生吸收峰。SPF产物的分子中含有磺酸基、羟基和亚甲基等官能团。

2)SPF的分子量及其分布特性分析（GPC）凝胶渗透色谱（GPC）法是分析表征高聚物分子量及分子量分布的重要手段。通过凝胶渗透色谱测定了最佳条件下合成的SPF高效减水剂的分子量及分子量分布，如图2、表2所示。

由表2可知，SPF高效减水剂的重均分子量（Mw）在18000—22000之间，数均分子量（Mn）在16000—18000之间，多分散性系数为1.11，分子量分布较窄，大分子聚合物较少，小分子聚合物较集中，最佳工艺条件下合成的SPF分子结构较为理想。