抗泥型聚羧酸减水剂的制备及性能

以甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）为单体,过氧化氢（H₂O₂）/抗坏血酸（Vc）为引发剂,甲基烯丙基磺酸钠（SMAS）为链转移剂,合成了一种抗泥型聚羧酸减水剂,通过红外光谱（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）对聚合物进行结构表征,通过水泥净浆流动度、蒙脱土层间官能团、X射线衍射和吸附量测试,对其分散性能及抑制蒙脱土机理进行了探究。结果显示：合成的抗泥型聚羧酸减水剂在摩尔比为2.5：1时分散性能最佳,当减水剂折固掺量为0.25%时,水泥初始净浆流动度为268mm;与普通聚羧酸减水剂相比,合成的抗泥型减水剂对蒙脱土敏感性较低,与蒙脱土作用后的层间未出现抗泥型减水剂的特征官能团,层间距为1.40nm,抗泥型减水剂在蒙脱土上的吸附量远小于普通减水剂的吸附量。     

季铵盐型聚羧酸类减水剂的合成和在水泥中的应用研究

合成了一种新型的季铵盐型聚羧酸类减水剂,并对影响减水剂性能的各种因素进行了研究,确定了最佳原料配比。通过对该减水剂在混凝土中应用性能的研究,说明该产品是一种用量少,水泥净浆流动度佳,具有一定抗泥能力的聚羧酸类减水剂。     

端羟基双子季铵盐对聚羧酸盐减水剂抗泥性能的影响

以1,4-对二氯苄为连接基团,分别以三乙胺和N,N-二甲基乙醇胺为头基,合成了具有不同端基的双子季铵盐(标记为KNJ-1和KNJ-2)。将其作为抗泥剂与聚羧酸盐减水剂复配,以改善蒙脱土对减水剂的负面效应,探究了端羟基的引入对抗泥效果的影响。通过FTIR和~1HNMR对其进行了结构表征。净浆流动实验考察抗泥剂的掺量对流动度的影响,并结合XRD、XPS和Zeta电位分析双子季铵盐与蒙脱土的作用机理。实验结果表明:与未掺抗泥剂的水泥相比,加入质量分数0.3‰KNJ-2使水泥初始净浆流动度提高了35 mm,2 h后流动度提高了175 mm,表现出显著的抗泥效果。XRD和XPS结果表明,KNJ-2在蒙脱土的表面和层间吸附均优于KNJ-1;Zeta电位结果显示,KNJ-2的加入使蒙脱土表面电位从初始的–15.67 mV上升到–0.15 mV。表明羟基可通过氢键作用优先吸附在蒙脱土的表面和层间,占据大量活性位点,减少了对聚羧酸盐减水剂的吸附,保障了减水剂的高效分散能力,从而达到对蒙脱土负面影响抑制的效果。     

不同磷酸酯单体的EPEG型聚羧酸减水剂的制备及抗泥性能

以乙二醇单乙烯基醚（EPEG）为大单体，丙烯酸（AA）为小单体，2-羟乙基甲基丙烯磷酸酯（HEMAP）或封端酰胺磷酸酯（CAP）为功能单体，采用水溶液自由基共聚法合成了两种EPEG型抗泥型聚羧酸减水剂PCE-EP1和PCE-EP2。采用FTIR、1HNMR对减水剂结构进行表征，通过水泥净浆流动度测试了合成的减水剂对水泥的分散性能以及抗泥性能，并结合XRD，XPS探究了减水剂与水泥、蒙脱土之间的作用机理。结果表明：当减水剂折固掺量为0.2%，蒙脱土掺量为2%时，掺PCE-EP1和PCE-EP2有一定的抗泥性。XRD表明说明减水剂PCE-EP1、PCE-EP1对蒙脱土没有进行插层吸附，从而提高了该减水剂对泥土的分散能力。     

端羟基双子季铵盐对聚羧酸盐减水剂抗泥性能的影响

以1,4-对二氯苄为连接基团，分别以三乙胺和N,N-二甲基乙醇胺为头基，合成了具有不同端基的双子季铵盐（分别标记为KNJ-1和KNJ-2）。将其作为抗泥剂与聚羧酸盐减水剂复配以改善粘土对减水剂的负面效应，探究端羟基的引入对抗泥效果的影响。通过FT-IR和1H NMR对其进行结构表征。净浆流动实验考察抗泥剂的对流动度的影响，并结合XRD、XPS和 Zeta电位分析其与蒙脱土的作用机理。实验结果表明：与KNJ-1相比，加入0.3‰KNJ-2使水泥净浆初始流动度提高了35mm, 2h后流动度提高了165mm,表现出更好的抗泥效果。XRD和 XPS结果表明KNJ-2在蒙脱土的表面和层间吸附均优于KNJ-1，Zeta电位结果显示KNJ-2的加入使表面电位从初始的-15.67mV上升到-0.15mV。表明羟基可通过氢键作用优先吸附在蒙脱土的表面和层间，占据大量活性位点，减少了对聚羧酸盐减水剂的吸附，保障减水剂的高效分散能力，从而达到对粘土抑制的效果。     

磷酸酯功能单体对聚羧酸减水剂抗泥性能的影响

通过水溶液自由基聚合法,以2-羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)为功能单体,以丙烯酸(AA)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)为原料,过氧化氢(H_2O_2)/抗坏血酸(Vc)为引发剂,巯基乙酸为链转移剂,合成了一种含有磷酸酯基的聚羧酸减水剂。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱对减水剂进行结构表征,通过水泥净浆流动度测定其减水性能,采用X射线衍射(XRD)测定蒙脱土吸附减水剂后的层间距,采用总有机碳(TOC)分析仪测定水泥和蒙脱土对减水剂的吸附量,探究磷酸酯功能单体对聚羧酸减水剂抗泥性能的影响。结果显示:当减水剂掺量为0.2%、蒙脱土掺量为1%时,水泥浆体2h流动度为275mm。与纯水处理蒙脱土的层间距相比,用含有磷酸酯基的聚羧酸减水剂处理过的蒙脱土的层间距变化不大,减水剂侧链未插入蒙脱土层间。蒙脱土吸附含磷酸酯基的聚羧酸减水剂的过程符合准二级吸附动力学方程,磷酸酯基与羧基存在竞争吸附,有效减弱了蒙脱土对羧基的吸附作用。     

炭粉对聚羧酸系减水剂与水泥相容性的影响

以炭粉模拟研究聚羧酸系减水剂对与水泥相容性的影响,测定了炭粉对水泥净浆流动性能、流变性能及吸附性能的影响,同时提出了炭粉对聚羧酸系减水剂的吸附模型。结果表明:(1)当炭粉含量为3%时,掺聚羧酸系减水剂的水泥浆体相容性不良;(2)炭粉可增大水泥净浆的粘度及屈服应力;(3)炭粉可使浆体由触变性立即转变为反触变性;(4)当减水剂平衡浓度≤3 g/L时,炭粉对减水剂的吸附为单分子层吸附,符合Langmuir吸附模型。     

AA-SAS共聚物混凝土抗泥剂的制备及性能

以丙烯酸(AA)和烯丙基磺酸钠(SAS)为原料合成一种共聚物混凝土抗泥剂AA-SAS,以改善泥土对混凝土性能造成的不利影响。采用IR、GPC、TG和XRD对共聚物进行了结构表征,考察了共聚物AA-SAS对含不同泥土的水泥净浆及混凝土工作性能的影响。结果表明,共聚物AA-SAS与聚羧酸减水剂相比,相对分子质量更低,扩散自由度更大,可以优先被混凝土中泥土吸附,从而减少泥土对减水剂的吸附,其对膨润土、高岭土、云母和渭河土均具有较好的抗泥作用。在高含泥量混凝土中添加共聚物AA-SAS后,混凝土工作性能得到明显改善,当共聚物AA-SAS折固掺量为混凝土胶凝材料质量的0.11%时,混凝土0.5 h坍落度和扩展度分别提高了15和90 mm,1 h坍落度和扩展度分别提高了20和100 mm。     

炭粉对萘系减水剂与水泥相容性影响的研究

以炭粉模拟研究萘系减水剂与水泥相容性的影响,测定了炭粉对水泥净浆流动性能、流变性能及吸附性能的影响,同时提出了炭粉对萘系减水剂的吸附模型。结果表明:(1)当炭粉含量为5%时,掺萘系减水剂的水泥浆体相容性不良;(2)炭粉可增大水泥净浆的粘度及屈服应力;(3)炭粉可使浆体由触变性逐渐转变为反触变性;(4)炭粉对萘系减水剂的吸附既有单分子层的化学吸附,也有单分子层或多分子层的物理吸附,符合Freundlich吸附模型。     

萘系减水剂与缓凝剂复合效应研究

利用五种缓凝剂（包括三聚磷酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠等）与萘系高效减水剂进行复配,结合流动度、胶砂强度、缓凝作用等指标评判各复合外加剂的性能。研究结果表明：掺入萘系高强减水剂与缓凝剂复配溶液,水泥净浆的初凝时间和终凝时间均不同程度延长;糖类缓凝剂的保坍性能较好,当复合高效减水剂中缓凝成分控制在0.05%,水泥浆体流动度经时损失率较小;随着酒石酸钾钠和柠檬酸钠掺量增加,胶砂抗压强度呈上升趋势。     

减水剂对硫铝酸盐水泥早期水化影响

研究了聚羧酸系高效减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)对硫铝酸盐水泥净浆工作性能及力学性能影响,通过XRD和SEM检测手段对水化产物进行表征.结果表明:两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆流动度的影响存在饱和点;相比于FDN型减水剂,PCE型减水剂对硫铝酸盐水泥净浆具有更好的减水效率及分散能力.PCE型减水剂阻碍硫铝酸盐水泥净浆早期水化,并降低硫铝酸盐水泥净浆1 d抗压强度;FDN型减水剂能够加速硫铝酸盐水泥净浆早期水化,缩短初凝和终凝时间,提高硫铝酸盐水泥净浆1d抗压强度.两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆3d后抗压强度及水化产物种类均没有影响.     

改性木素磺酸盐泵送剂GCL1-3的制备及性能研究

通过研究缓凝高效减水剂GCL1与保水剂、引气剂的配伍性能 ,研制了混凝土泵送剂GCL1- 3。GCL1与保水剂HEC、引气剂复配时 ,改善了水泥净浆的保水性能 ,提高了硬化水泥的早期及后期抗压强度。实验测试了GCL1- 3的水泥净浆流动度、减水率、流动度损失和抗压强度等性能。结果表明 ,当w (水 )∶w(水泥 ) =0 4∶1 0 ,w (GCL1- 3) =0 .5 %时 ,水泥净浆流动度可达2 30mm ,减水率达 18% ,且无离析现象 ;2h内流动度损失仅为 2 4% ,而掺FDN的净浆已经失去流动性 ;w(GCL1- 3) =0 .5 %时 ,水泥净浆硬化 3d、7d、2 8d的抗压强度比分别达 146 %、15 8%与148% ,均高于使用FDN     

聚羧酸减水剂与水泥-粉煤灰胶凝体系的相容性研究

采用水泥浆体流动性的实验方法,通过测量浆体流动度和观察实验现象评价高效减水剂与水泥以及粉煤灰的相容性。经过测试,聚羧酸减水剂与水泥的相容性好,并且粉煤灰对减水剂与水泥的相容性具有改善作用。聚羧酸减水剂在水泥浆体上有饱和点和离析点。各条减水剂掺量-浆体流动度曲线之间有一定的相关性。60min流动度的经时损失较30min更能反映减水剡与水泥的相容性。     

接枝磺化木质素高效减水剂的配伍性能研究

以酸析木质素为原料,通过接枝、磺化和缩合制得接枝磺化酸析木质素GSAL,研究了它与木质素磺酸盐和消泡剂的配伍性能。结果表明:GSAL分别与木质素磺酸盐及其改性产品复配,可得到减水剂GSAL1和GSAL2。当水灰比为0.29、掺量w(GSAL1)=0.6%时,水泥净浆流动度达243mm;掺量w(GSAL2)=0.8%时,水泥净浆初凝时间延长110min,终凝时间延长约7h。掺量w(GSAL1)=0.8%时,水泥净浆减水率为21.4%,砂浆3d和7d的抗压强度比分别为163%和143%,其对水泥的减水增强作用超过了萘系高效减水剂FDN。GSAL与消泡剂的复配产品起泡性降低,水泥净浆流动度、新拌砂浆密度和砂浆抗压强度比均增大,GSAL与磷酸三丁酯配伍后的综合性能最佳。     

基于聚羧酸高效减水剂的抗泥泵送剂的研究

本文选取季铵盐类粘土稳定剂和其他两种传统抗泥组分,进行水泥净浆单组份试验和混凝土正交试验,确定最佳抗泥配方.聚乙二醇,β-环糊精,二甲基二烯丙基氯化铵分别作为吸附组分,络合组分,粘土稳定组分,分别占胶凝材料0.05‰,0.025‰,0.075‰.本配方配制的抗泥泵送剂与同成本泵送剂相比,能显著降低混凝土流动性损失,同时不影响混凝土强度.     

硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性能的影响

研究了硫酸盐类型及含量对掺有聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度、砂浆扩展度的影响,以及对浆体粘度和浆体液相溶液表面张力的影响.研究表明:易溶性硫酸盐K2SO4、Na2SO4对水泥浆体分散性能的负面影响比二水石膏大,但有适量易溶性硫酸盐存在时,SO2-4快速溶解于浆体液相溶液中,减少水泥颗粒和水化产物对聚羧酸减水剂分子的包裹和消耗,降低液相溶液表面张力,增加表面活性,提高微引气作用,有利于提高聚羧酸减水剂的分散性.     

磺酸基对聚羧酸减水剂性能的影响

研究了磺酸基对聚羧酸减水剂性能的影响,研究表明:聚羧酸减水剂在合成过程中掺入磺酸基:(1)可以一定程度上改善水泥净浆初始流动度和水泥净浆1h经时流动度,但是磺酸基掺量过高则会降低水泥净浆流动度,当磺酸基与TPEG摩尔比为0.4的时候效果最好;(2)在剪切速率一定的情况下,剪切应力随着磺酸基掺量的增加而增加,水泥浆体粘度随着磺酸基掺量的增加而降低;(3)对水泥胶砂1d强度影响不大,但是水泥胶砂3d、28d强度均有所提高,摩尔比为0.4的时候效果相对较好;(4)对水泥水化产物并没有太大影响,但是磺酸基的加入会促进C3S的水化,同时也说明了掺入磺酸基的水泥胶砂28d强度有所提高。     

减水剂对阿利特-硫铝酸盐水泥适应性的研究

研究了高效减水剂对阿利特-硫铝酸盐水泥的饱和点、水泥浆体的流动度及流动度经时损失的影响。结果表明,对于阿利特-硫铝酸盐水泥,萘磺酸盐高效减水剂的饱和点掺量明显高于聚羧酸盐和氨基磺酸盐高效减水剂;不同高效减水剂对阿利特-硫铝酸盐水泥浆体的流动度及流动度经时损失的作用效果亦不同,聚羧酸盐高效减水剂最好,氨基磺酸盐次之,萘磺酸盐较差;阿利特-硫铝酸盐水泥中掺加矿物掺合料可以改善其与减水剂的适应性,矿物掺合料掺量越大,水泥净浆的流动度越大,流动度经时损失越小,矿渣粉的作用效果优于粉煤灰。     

丙烯磺酸盐与季铵盐对聚羧酸减水剂抗泥性的增效研究

为了改善骨料中黏土对混凝土拌合物工作性能的影响,在采用丙烯酸(AA)-甲基烯丙醇聚氧乙烯醚(HPEG-2400)-丙烯酰胺(AM)合成保坍型聚羧酸减水剂(PC)的过程中,通过单掺2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸(AMPS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及复掺AMPS与DMDAAC等量取代大单体,合成抗泥型聚羧酸减水剂(A-PC、D-PC及AD-PC).研究了A-PC、D-PC及AD-PC对含泥水泥浆体流动度的影响,采用UV法测定了它们在水泥和黏土颗粒表面的吸附量,结果表明:在改善含泥水泥浆体流动性方面,复掺1.16％AMPS和2.64％DMDAAC的AD-PC比单掺1.74％AMPS的A-PC、2.64％DMDAAC的D-PC效果更好,AD-PC在黏土颗粒表面的吸附量最小,表明同时引入AMPS和DMDACC具有协同抗泥效应;对比研究了市售保坍型聚羧酸减水剂(SS-PC)与AD-PC对混凝土坍落度及抗压强度的影响,结果表明:当混凝土含泥量≤8％时,AD-PC的抗泥性远大于SS-PC,且对强度无负面影响;FT-IR分析表明:通过复掺成功将AMPS、DMDAAC嫁接在了PC结构中.     

泥粉对掺高效减水剂水泥浆体流动性的影响及对策研究

采用从砂中洗出来的泥粉外掺入到萘系、氨基磺酸盐及聚羧酸三种高效减水剂塑化的水泥浆体中,测试其流动度.测试结果表明,随泥粉掺量的增大,浆体流动度出现不同程度的降低.采用保持水/(水泥+泥粉)不变和掺入适量缓凝剂葡萄糖酸钠的方法改善浆体流动度,测试结果表明掺萘系和氨基磺酸盐高效减水剂浆体的流动度得以改善,而掺聚羧酸高效减水剂浆体的流动度则改善效果不明显.最后通过测试水泥浆体和泥浆的Zeta电位和对高效减水剂的吸附量,分析了泥粉对掺三种高效减水剂水泥浆体流动性产生不同影响的原因.