两性聚羧酸侧链结构对水泥浆体早期性能的影响

通过自由基聚合的方法合成了相同阳离子含量、侧链密度,侧链聚合度为22~176的一系列醚型两性聚羧酸系减水剂(Amphoteric Polycarboxylate Superplasticizers,APC),以及侧链聚合度为112的酯键桥接APC。通过测试不同APC在水泥浆体中的吸附特性,及其对水泥浆体Zeta电位、流动度、早期强度、水化放热速率等的影响规律,研究了APC侧链结构对水泥浆体早期性能的影响。结果表明:不同结构APC对水泥浆体Zeta电位的改变均较小。随着侧链长度的增加,APC在水泥浆体中的吸附量先增加后减小。酯型APC的吸附能力较醚型的差。侧链较长且具有酯键桥接基团的APC均能够促进水泥水化过程,从而提高硬化水泥浆体的早期强度。     

超细粉煤灰对低水胶比复合胶凝材料浆体流动性的影响

研究了超细粉煤灰掺量对低水胶比复合胶凝材料浆体流动性的影响，分析了浆体流动性与流变性能的关系。结果表明：在相同水胶比和硅灰掺量下，随着超细粉煤灰掺量的增加，浆体流动度增大，流动时长先缩短后延长，平均流动速率先提高后下降，浆体的黏度系数减小，屈服应力增大，剪切增稠性增强；在相同超细粉煤灰掺量下，浆体的流动度-黏度系数和流动度-屈服应力均呈负相关，黏度系数或屈服应力减小，浆体的流动度增大；在相同流动度下，当超细粉煤灰掺量较高时，浆体的黏度系数减小，屈服应力增大；浆体的流动度同时受其黏度和变形能力的影响。     

聚羧酸系超塑化剂分子结构对水泥净浆流动度的影响

研究了不同分子结构的聚羧酸系超塑化剂对水泥净浆流变性能的影响,通过测试掺入外加剂的水泥净浆的初始流动度和流动度损失,以及测量PCA在水泥颗粒表面的吸附,结果表明:甲基丙烯酸主链的PCA初始流动度和流动度保持性能最好;相同主链结构长度,不同侧链比例的PCA对流动度影响存在最佳支链比例,(b)型主链当x/y=3时,流动度最大,(d)型主链当x/y/z=65/20/15时,流动度最大.-O=C-OM是影响吸附的关键基团,吸附率大小取决于该基团的数量.     

聚羧酸减水剂侧链结构对水泥水化影响规律研究

合成一系列不同侧链结构的聚羧酸减水剂KH,通过测试掺KH水泥净浆的流动度、凝结时间、化学收缩、电阻率及水泥砂浆3 d、7 d、28 d的抗压强度,讨论KH侧链结构对水泥初始性能和水化产物的影响规律.试验结果表明,当n(MAAMPEA):n(MAA)=1:3时,随着侧链长度的增长,KH对水泥颗粒分散性增大,分散保持性降低:水泥水化初期,KH抑制了C3A和C3S的水化,且随着侧链长度的增长,抑制作用依次减弱.     

矿粉与粉煤灰对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺加矿物掺合料是降低高贝利特硫铝酸盐水泥（HB-SAC）混凝土的生产成本并改善其凝结硬化性能的有效措施。研究了水灰比为0.5时,矿粉（MP）、粉煤灰（FA）对高贝利特硫铝酸盐水泥抗压强度、砂浆流动度、标准稠度用水量、凝结时间的影响;并通过XRD、SEM对掺加不同矿物掺合料的高贝利特硫铝酸盐水泥净浆进行分析。结果表明：掺加矿物掺合料延长了高贝利特硫铝酸盐水泥的凝结时间;水泥浆体标准稠度用水量随矿物掺合料掺量的增加呈先减小后增大趋势,掺量为10%时达到最小值;掺加矿物掺合料后水泥砂浆流动度变大,粉煤灰对砂浆流动度的影响显著;当掺量从0增加至30%时,掺加矿粉抗压强度降低15.4%,掺加粉煤灰抗压强度降低27.6%;掺矿粉、粉煤灰后,水泥浆体中C-S-H凝胶数量增加,其他水化产物无明显变化。     

聚羧酸系超塑化剂分子结构对C3S水化行为的影响

采用等温量热仪、热分析、扫描电镜等测试手段,研究了3种聚羧酸系超塑化剂(PCs)对硅酸三钙(C3S)水化行为的影响;采用总有机碳测定了不同分子结构的PCs在C3S颗粒上的吸附动力学。结果表明：PCs的掺入大大增加了C3S的诱导期;减缓了C3S的早期水化,但对水化后期发展有利,其中主链为马来酸酐的PC1对C3S水化3 d的减缓作用最强;共聚物大部分残留在孔隙液中,其所含的羧酸根含量与对C3S的减缓作用呈线性关系;对C3S诱导期的增加可能是改变了氢氧化钙的临界饱和度。     

本体聚合法合成不同羧基密度聚羧酸粉末的研究与应用

采用本体聚合固相合成法,设计正交试验制备了3组侧链长度相同、主链羧基密度不同的聚羧酸粉末,对其分子量、吸附性能、红外光谱及其水泥净浆流动性进行测试,并在孔道压浆料中进行应用,研究了不同聚羧酸粉末对于孔道压浆料滞后泌水现象的改善性能及其水泥适应性能。结果表明:保证其他试验条件一致,主链羧基密度从5增加到7,初始流动度先增加后减小,30 min流动度保持性能逐渐变差;主链羧基密度增加,峰位分子量逐渐降低、峰面积比不断增加、分子量不断减小,侧链聚氧乙烯醚基团密度不断减小,聚羧酸粉末吸附性能先增加后降低;通过正交试验及其GPC和吸附性能分析确定聚羧酸粉末最优配合比为6的羧基密度,占单体总质量0.42%的链转移剂用量,占单体总质量2.4%的引发剂用量,采用1 200 r/min的转速,通过最优配合比合成的聚羧酸粉末分子结构与设计相符;对比不同羧基密度聚羧酸粉末,羧基密度为6的聚羧酸粉末,具有较好的水泥适应性,在孔道压浆料应用过程中不会出现滞后泌水现象。     

不同聚羧酸减水剂分子结构作用机制研究

采用2-甲基丙-2-烯基聚乙二醇醚和丙烯酸进行自由基共聚,以酸醚比分别为2.8、3.7、4.6,并调整链转移剂TGA用量,合成了适当主链长度和不同侧链密度的聚羧酸减水剂。通过GPC、净浆流动度、吸附量、Zeta电位等测试,研究主链长度相近、侧链密度不同的聚羧酸减水剂在不同C3A含量水泥浆体中的吸附-分散特性。试验结果表明:侧链密度高,主链长度相应缩短,可以形成初始吸附量相近的减水剂分子构象;对于掺C3A的水泥,侧链密度较高的减水剂分散性能较优,且水泥中C3A含量越高,高侧链密度减水剂的抗吸附性能优势更明显。     

酯醚型聚羧酸减水剂对硫铝酸盐水泥性能的影响

采用自由基聚合法合成了酯醚型聚羧酸减水剂(PCE)。红外光谱分析表明,该减水剂分子结构中同时含有酯型与醚型支链。在此基础上,研究了酯醚型PCE对硫铝酸盐水泥(CSA)性能及水化微观形貌的影响。结果表明,随着酯醚型PCE掺量的增加,CSA的标准稠度用水量逐渐减少,凝结时间延长,浆体流动度增大。与未掺PCE时相比,当酯醚型PCE掺量为0.6%时,标准稠度用水量减少38%,初、终凝时间分别延长15%、19%,浆体流动度达到最大值,CSA浆体流动度1 h经时损失率31%,2 h经时损失率为67%。由于酯醚型PCE对CSA浆体的缓凝作用,使CSA浆体中AFt晶体生长更均匀,晶体网络分布结构更密实,因此可显著提高CSA砂浆的后期强度。     

普硅水泥和低碱度硫铝酸盐水泥复合体系性能的研究

研究了在不同普通硅酸盐水泥掺量下,硫铝酸盐水泥基复合胶凝材料的流动度,凝结时间和水泥砂浆强度性能的影响。研究结果表明:普通硅酸盐水泥掺量小于50%时,普硅水泥-低碱度硫铝酸盐水泥混合体系的凝结时间和流动度随着普硅水泥掺量的增加而减小。随普通硅酸盐水泥掺量的增加,复合水泥砂浆的强度先减小后增大,当掺量为40%时水泥砂浆的强度达到了最大值。利用XRD和SEM微观测试手段对硫铝酸盐水泥基复合胶凝材料的水化产物和水化机理进行了分析和讨论。     

纳米SiO2增强高强套筒灌浆料及高温后性能试验研究

研究了常温下不同纳米SiO₂(NS)掺量(0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2.0%)对高强套筒灌浆料流动度和强度的影响,以及不同高温温度(150、200、250℃)下NS掺量对高强套筒灌浆料质量损失和强度的影响,并进行了微观机理分析。结果表明：常温下,NS的掺入降低了灌浆料的流动度,灌浆料的强度随NS掺量的增加先增大后降低;高温后,灌浆料的质量损失率随温度的升高逐渐增大,抗折强度逐渐降低,抗压强度先增大后降低;NS的掺入能够降低灌浆料的质量损失率和抗折强度损失率,提高抗压强度,且随着NS掺量的增加,质量损失率和抗折强度损失率先降低后增大;NS能够改善灌浆料的内部孔结构;随着温度的升高,灌浆料的内部结构先密实后疏松。     

不同长度石灰岩动态压缩力学性质试验研究

为研究高应变率下岩石力学性质尺寸效应,采用?50 mm分离式霍普金森压杆装置(SHPB)对直径50 mm,长度为15～100 mm的12种规格的石灰岩试件进行冲击加载试验。结果表明,石灰岩试件单轴动态抗压强度存在明显的尺寸效应,动态抗压强度随试件长度变化呈先增大后减小的趋势,在试件长度为60 mm时强度最大;长度为15～35 mm的试件应力–应变曲线的形态变化比较大,试件长度大于35 mm时随着试件长度的增大应力–应变曲线大致形态变化不大;随着试件长度的增大,试件的峰值应变呈减小趋势,试件的动态弹性模量呈先增大后减小的变化趋势在试件长度为60 mm时存在一个峰值;随着试件长度的增大破碎程度呈先减小后增大的变化趋势与强度存在相关性,强度越大试件破坏越弱。     

粉煤灰和炉渣对碱激发镍渣胶凝材料流动度和强度的影响

在NaOH及水玻璃(WG)两种碱激发剂下,研究了粉煤灰及炉渣对碱激发镍渣-粉煤灰-炉渣胶凝材料(ANC-FI)流动度及强度的影响,并通过XRD和IR揭示其机理。结果表明,当粉煤灰及炉渣总掺量为30%(等质量取代镍渣)时,随着炉渣掺量的增加(即粉煤灰掺量降低),ANC-FI的标准稠度用水量增加,凝结时间延长,砂浆流动度降低;ANC-FI抗折强度和抗压强度均随着炉渣掺量的增加呈先增大后减小的趋势,最佳掺量为粉煤灰和炉渣各取代15%的镍渣。     

“烟塔合一”排烟冷却塔混凝土的耐久性研究

"烟塔合一"排烟冷却塔混凝土内壁上的冷凝溶液含有大量的SO_4~(2-),NO_3~-,H~+,会对混凝土产生侵蚀作用.采用室内试验,对比研究了实际运行温度下普通混凝土(NC30)、高性能混凝土(HPC30,HPC50)及超高性能混凝土(UHPC)在冷凝溶液浸泡作用下的耐久性.结果表明:在冷凝溶液中浸泡95d时,NC30的质量损失率最大达到7.6%,UHPC的质量损失率仅为1.3%,而HPC30,HPC50的质量损失率分别为4.4%,4.0%.经过冷凝溶液浸泡后,NC30,HPC30和HPC50的抗压强度随浸泡时间的增加呈现先增大后减小的趋势,浸泡95d时分别减小了40.3%,31.9%和19.8%,而UHPC经过冷凝溶液浸泡后的抗压强度呈持续下降趋势,但是其损失率仅为9.4%.     

固体硅酸钠激发粉煤灰-矿渣基地质聚合物抗压强度的试验研究

本文拟以高炉矿渣和粉煤灰为前驱体,固体硅酸钠为碱性激发剂,制备“一步法”粉煤灰-矿渣基地质聚合物。研究粉煤灰掺量、硅酸钠模数、碱激发剂摩尔浓度、龄期等因素对地质聚合物抗压强度、凝结时间、流动度和微观结构发育的影响。结果表明:掺入粉煤灰能提高地质聚合物的流动度及和易性,但其抗压强度随粉煤灰掺量增加而减小;随着硅酸钠模数和碱激发剂摩尔浓度提高,地质聚合物抗压强度呈先升后降的趋势。本研究中当前驱体为100%高炉矿渣(粉煤灰含量0%),固体硅酸钠模数为1且碱性激发剂浓度为5.0mol/L时,地质聚合物28d抗压强度可达9.19MPa。在地质聚合物中产生硅铝酸钠和水化硅(铝)酸钙等凝胶,随着龄期增长,形成致密结构,从而提高了其抗压强度,但过量粉煤灰使地质聚合物产生较多孔隙,使其强度降低。     

聚羧酸减水剂侧链密度对水泥早期水化特性的影响

通过对减水剂作用下水泥浆体的流动性、凝结时间、Ca2 浓度、化学收缩、XRD的研究分析,讨论了减水剂侧链上羧基(-COOR)和聚氧乙烯基(-OC2H4-)的相对密度对水泥早龄期水化特性的影响.结果表明,随着侧链上聚氧乙烯基密度的增大,凝结时间延长,水泥浆体的流动性增大,分散效果增强,而分散保持性逐渐减小:当n(-COOR):n(-OC2H4-)=1:3时,水化1 min和1h的水泥塑性浆体溶液中的Ca2 浓度呈现较高值,水泥净浆早期化学收缩相对最大;1 d及28 d的硬化浆体的XRD分析结果也显示,当n(-COOR):n(-OC2H4-)=1:3时,Ca(OH)2衍射峰最明显,水泥颗村水化充分.因此,合理地控制-COOR与-OC2H4-的摩尔比,可以提高聚羧酸减水剂的分散性及分散保持性,调整水泥的凝结时间及早期的化学收缩特性.     

寒区碳纤维增强混凝土抗冻性能试验研究

研究了不同掺量的碳纤维对川藏线极温冻融环境下混凝土耐久性能的影响。通过快速水冻水融法,测试了川藏-27~40℃极温循环下碳纤维增强混凝土的抗冻指标,包括相对动弹性模量、质量损失率、失水量。结果表明,随着冻融循环次数的增加,所有试件的质量损失率在冻融前期变化一致;冻融70次后,随着碳纤维掺量的增加,质量损失率先减小后增大,掺量为0.24%时的质量损失率最小;相对动弹性模量随着掺量的增加先增大后减小,且当掺量为0.24%时达到最大;冻融过程中,碳纤维掺量对失水量的影响较小。     

聚羧酸序列结构对水泥浆体早期性能的影响

通过测试不同序列结构的聚羧酸(PCE)在水泥浆体中的吸附特性,对水泥浆体流动度、水化放热速率、水化产物生成量、水泥水化产物形貌等的影响,揭示了PCE序列结构对水泥浆体早期性能的影响规律。结果表明:与无规PCE相比,嵌段PCE吸附量较大,吸附速率较快,因此,初始分散性较好,流动度损失较大。水化放热速率表明:掺嵌段PCE的水泥水化诱导期缩短、水化主放热峰出现得更早。XRD、SEM结果进一步表明:嵌段PCE加速了钙矾石和C-S-H凝胶的生成,同时促进了C_3A和C_3S的水化过程。     

矿渣-水泥硬化浆体水化产物结构研究

采用XRD、~(29)Si NMR、纳米压痕以及SEM分析等方法对矿渣-水泥体系的水化产物结构进行研究,结果表明,随着水化龄期的延长,矿渣-水泥体系中的Ca(OH)_2含量呈现先增加后减少的趋势,7 d时Ca(OH)_2含量达到最大,水化14 d后,Ca(OH)_2含量逐渐减少;矿渣-水泥水化浆体中的硅氧四面体结构主要以Q~0、Q~1和Q~2状态存在;部分Al~(3+)取代硅氧四面体中的Si~(4+),生成含Al的C-A-S-H凝胶;矿渣-水泥体系水化3 d时,水化产物主要以LD C-S-H为主,水化28 d后,主要以HD C-S-H以及C-S-H/CH的混合相为主;与纯水泥相比,矿渣-水泥体系中HD C-S-H含量提高,孔隙率降低,结构更为致密。     

聚羧酸减水剂分子量及构象对其性能的影响

文章从侧链密度和主链长度出发,研究了聚羧酸减水剂分子量及构象对其性能的影响。利用凝胶渗透色谱仪测试了聚羧酸减水剂的分子量及其构象,发现侧链密度和主链长度对聚羧酸减水剂的分子量和构象有较大影响,当聚醚与链转移剂的摩尔比值(E/T)一定时,减小其侧链密度,样品在高分子量段的分子数逐渐增加,其平均分子量呈现逐渐增加的趋势,同时其分子构象越来越卷曲;当侧链密度(酸醚比)一定时,减小其主链长度,样品的分子量及其分布逐渐减小,且其分子构象越来越伸展。聚羧酸减水剂分子量及其构象的变化直接影响其性能,研究发现当分子量及其构象适中时,样品的性能达到最优,可供参考。