聚羧酸系减水剂对铝酸盐水泥性能的影响

测定了自制聚羧酸高效减水剂不同掺量对铝酸盐水泥净浆扩展度、凝结时间及胶砂强度的影响,通过扫描电镜测试了水化产物的形貌,对聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥早期结构的作用机理进行了分析。结果表明:使用自制聚羧酸高效减水剂在适宜掺量时能显著提高铝酸盐水泥的净浆扩展度,并且具有良好的扩展度保持性能;标准稠度时,聚羧酸高效减水剂的掺入使铝酸盐水泥净浆的初凝时间略有延长,随掺量的增大会显著延长终凝时间;相同水灰比时,较低掺量聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度影响不大,掺量大于0.6%时,会显著降低铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度,但聚羧酸高效减水剂掺量不同,对铝酸盐水泥胶砂3d抗折强度和抗压强度影响不大。     

外加剂中保水剂用量对水泥净浆和胶砂性能的影响研究

本文通过实验研究聚羧酸高效减水剂与不用掺量的保水剂复合时,保水剂对净浆及胶砂流动度的影响。研究了聚羧酸减水剂,保水剂对不同水泥的适应性。研究表明:掺入不同掺量的保水剂后净浆和胶砂的流动度、损失及凝结时间不会受到影响。     

黏土和石粉含量对聚羧酸减水剂的影响研究

选用聚羧酸减水剂加到水泥净浆中,利用测定水泥、黏土和石粉的吸水性,同时,通过对水泥净浆流动度和抗压强度等性能的研究,探讨黏土和石粉含量(0、0.5%、1%、2%、4%、8%)对掺聚羧酸减水剂的净浆性能影响规律。结果表明:掺减水剂的浆体,随含泥量的增大,其流动度与7、28 d抗压强度均降低。掺减水剂的浆体,随石粉含量的增加,其流动度变化不大;含量小于4%时,试块7、28 d抗压强度基本不变,甚至增大。黏土和石粉同时取代水泥时,其含量小于2%时,对掺聚羧酸减水剂的净浆7、28 d抗压强度影响不大;但当含量超过0.5%,掺聚羧酸的净浆流动度明显下降。     

三元体系聚羧酸减水剂的制备与性能

在APEG-AA二元体系聚羧酸减水剂合成的基础上,通过改变单体构成合成了APEG-MMA-AA、APEG-SMAS-AA、APEG-MA-AA、APEG-AM-AA四种三元体系聚羧酸减水剂,并对合成的聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度、相容性、胶砂减水率以及水泥水化速率进行了测试。试验结果表明:5种不同体系聚羧酸减水剂掺量为0.2%时,胶砂减水率分别为37.6%、38.2%、38.5%、39.4%、37.5%,且四种三元体系聚羧酸减水剂对不同品种的水泥表现出较好的适应性。通过掺不同体系聚羧酸减水剂的水泥水化放热速率曲线可知,水化速率的大小顺序依次是APEG-AM-AA体系、APEG-AA体系、APEG-SMAS-AA体系、APEG-MMA-AA体系和APEG-MA-AA体系。APEG-AM-AA体系聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度经时损失较大,APEG-AA、APEG-MMA-AA、APEG-MA-AA以及APEG-SMAS-AA四种体系聚羧酸减水剂控制水泥净浆流动度经时损失的能力较强。     

减水剂与复合胶凝材料相容性的试验研究

采用粉煤灰和矿粉双掺制备复合胶凝材料,并掺入不同掺量的萘系高效减水剂、聚羧酸高效减水剂,对净浆的流动度及经时流动损失、砂浆的流动度和强度进行试验研究。试验结果表明,在相同减水剂掺量下,掺入聚羧酸减水剂的净浆初始流动度较大、流动度经时损失较小,砂浆流动度较大、早期强度较高,聚羧酸减水剂与复合胶凝材料的相容性优于萘系减水剂。     

不同缓凝成分与聚羧酸减水剂的相容性研究

为了探讨不同品种的缓凝剂与聚羧酸减水剂的相容性,研究了柠檬酸、葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠和蔗糖4种常用的缓凝组分与聚羧酸减水剂复配后对水泥净浆流动度、流动度损失、凝结时间和抗折抗压强度的影响,初步分析了各种缓凝剂与聚羧酸减水剂的相容性影响机理.结果表明,葡萄糖酸钠、六偏磷酸钠和蔗糖与聚羧酸减水剂复合有利于提高混凝土的工作性能;复掺葡萄糖酸钠和蔗糖对水泥凝结时间的延长效果较好;复掺PN后水泥胶砂在各龄期的抗折和抗压强度均有提高;复掺ZT后水泥胶砂的早期强度降低,中后期强度提高幅度较小.从提高浆体的工作性能、延缓凝结时间、提高力学性能等3个方面考虑,PN与聚羧酸减水剂的相容性较为理想.     

BFJ聚羧酸高效减水剂与其他类减水剂复配研究

研究了聚羧酸系高效减水剂与氨基磺酸盐系、萘系、木钠系及脂肪族系4种减水剂的复合效应.氨基磺酸盐减水剂和聚羧酸减水剂复配,随着氨基磺酸盐减水剂掺量的增加,净浆流动度呈现出先降低后增加的趋势.在掺量是40%时,净浆流动度降低达到最小值100 mm,之后随着掺量的增加净浆流动度增大.萘系减水剂和聚羧酸减水剂复配.随着萘系减水剂掺量的增加,净浆流动度先明显降低,萘系减水剂30%掺量时达到最低140 mm,然后逐渐增加.复配后最佳减水率为21.3%.木钠减水剂与聚羧酸减水剂复配时,随着木钠减水剂掺量的增加,复配后减水能力先明显下降后急剧升高再逐渐下降.脂肪族减水剂与聚羧酸减水剂复配时,随着脂肪族减水剂掺量的增加,净浆流动度先降低后逐渐增加.当其掺量达60%以上时,净浆流动度达220 mm,减水率达到21.4%.     

白云岩石粉对水泥净浆和砂浆流变性能影响及机理

研究了白云岩石粉对水泥净浆和砂浆流变性能的影响以及作用机理.结果表明:内掺白云岩石粉后,水泥净浆流动度随着石粉掺量的增加而增大,砂浆扭矩随着石粉掺量的增加而减小,内掺石粉质量分数超过12%后水泥净浆流动度增加更显著;含石粉砂浆的需水量比为93%,相同质量石粉的需水量比水泥小,使得水泥净浆流动度随石粉掺量增加而增大;石粉对减水剂具有吸附作用,能够增大水泥净浆流动度或砂浆流变性能;水泥颗粒和石粉颗粒表面Zeta电位分别为-1.76mV和-8.94mV,二者对阴离子型聚羧酸系减水剂的吸附能力不同,聚羧酸系减水剂会优先吸附于水泥颗粒表面上.     

黏土及石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的黏土及石灰石粉对水泥浆体性能的影响研究,探讨石灰石粉对掺入黏土的水泥浆体性能的改善效应。结果表明:随着黏土掺量的增加水泥净浆流动度明显降低,随着石灰石粉掺量的增加水泥净浆流动度明显增加。当黏土与石灰石粉复掺时,掺入石灰石粉能够改善黏土对水泥净浆流动性不利的影响,提高水泥净浆流动度。当黏土等质量替代机制砂时,黏土掺量小于4%时,水泥胶砂3、28d的抗折、抗压强度并没有降低,当黏土掺量大于4%时,水泥胶砂3、28d的抗折、抗压强度随着黏土掺量的增加明显降低。当石灰石粉等质量替代机制砂时,水泥胶砂各龄期的抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。当掺入2%黏土,石灰石粉的掺量对于水泥胶砂3、28d抗折强度影响较小,水泥胶砂3、28d抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。综合水泥净浆流动度和水泥胶砂强度的变化规律,当有黏土存在时,石灰石粉的掺量小于12%时水泥净浆流动度和胶砂强度综合效果较好。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性能的影响

在胶凝材料中掺入不同类型的硫酸盐,采用净浆流动度、总有机碳（TOC）及ζ电位等试验,研究了硫酸盐种类及其掺量对不同结构聚羧酸减水剂分散性能的影响,探讨了硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性能的机理,并提出改善措施.结果表明：二水硫酸钙掺量达到胶凝材料质量的3.6%以上时,对不同结构聚羧酸减水剂的减水效果均有所降低.硫酸钠掺量对质量不同结构聚羧酸减水剂的净浆流动度均有很大影响,当其掺量为胶凝材料质量的1%时,相应浆体基本失去流动性;硫酸钠掺量为胶凝材料质量的3%时,溶液中有机碳的含量降低了23%;硝酸钡的加入能使溶液中的有机碳含量基本恢复到未掺硫酸钠时的程度,流动度得到改善.电泳试验表明：硫酸钠的加入对浆体ζ电位有很大影响,其掺量越高,ζ电位绝对值愈小,分散性愈差;当加入硝酸钡后,浆体ζ电位绝对值有较大提高.     

聚羧酸减水剂复合无碱速凝剂对水泥浆体凝结时间和早期强度的影响

研究了不同聚羧酸减水剂与自制无碱液体速凝剂复合后对水泥浆体凝结时间与早期强度的影响。结果表明:当无碱速凝剂掺量为水泥质量的6%时,复合推荐掺量的不同类型减水剂会显著延缓水泥净浆的凝结时间;当速凝剂掺量提高至7%时,凝结时间会缩短-延长。掺入市售聚羧酸减水剂的水泥净浆在静置30、60 min后再加入速凝剂,与同掺减水剂和速凝剂的水泥净浆相比,凝结时间延缓明显;但采用复合了保坍组分的自制聚羧酸减水剂再加入速凝剂,对水泥浆体的凝结时间影响不大。添加自制聚羧酸减水剂还会对掺无碱速凝剂水泥砂浆的1 d强度有一定的提高。     

聚羧酸减水剂与胶凝材料的相容性研究

通过水泥净浆扩展度实验,研究了普通型聚羧酸减水剂和缓释型聚羧酸减水剂与不同胶凝体系的相容性,试验结果表明:普通型聚羧酸减水剂和缓释型聚羧酸减水剂与不同的胶凝体系形相容性较好,净浆扩展度均无经时损失;在水泥-粉煤灰体系中,达到饱和掺量之前,相比较普通型减水剂,缓释型减水剂有更好的工作性保持能力,达到饱和掺量之后,普通型减水剂和缓释型减水剂有一定的工作性保持能力;在水泥-矿渣粉体系中,缓释型聚羧酸减水剂超掺时,混凝土拌合物易出现离析。     

高效减水剂与矿渣-钢渣复合掺合料的适应性研究

为了加快高性能矿渣-钢渣基复合掺合料的开发和应用,本工作研究了萘系减水剂和聚羧酸两类减水剂与钢渣和硅酸盐水泥三种矿粉之间的适应性。研究表明：对于矿渣、钢渣和硅酸盐水泥三种矿粉的单组分净浆,各种减水剂的饱和掺量在0．3％～1．1％之间。萘系高效减水剂掺量过大,胶砂和混凝土离析泌水严重,硬化体的强度显著下降。聚羧酸盐减水剂的突出优势是使净浆、砂浆和混凝土的流动度和稳定性俱佳,但混凝土强度低于掺萘系高效减水剂的混凝土。     

外加剂中不同白糖用量对水泥净浆和砂浆性能的影响研究

通过试验研究了聚羧酸高效减水剂与不用掺量的白糖复合时,白糖对水泥净浆及砂浆流动度的影响;研究了聚羧酸减水剂、白糖对不同水泥的适应性。研究表明,掺入不同掺量的白糖能有效降低水泥净浆的流动度;掺入适宜的白糖能提高水泥净浆、砂浆凝结时间。该项研究为今后的实际工程应用提供了可靠的技术依据。     

端烯基双尾聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂的合成及性能研究

以端烯基双尾聚氧乙烯醚为原料合成一种端烯基双尾聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂。研究了单体摩尔比、引发剂用量、反应时间、反应温度、大单体分子质量对合成减水剂的水泥净浆流动度的影响,得到最佳合成工艺条件;通过红外光谱、凝胶色谱表征对减水剂进行分子结构分析;研究不同减水剂掺量对水泥净浆流动度的影响,并与常用的醚类、酯类聚羧酸盐减水剂进行性能对比。结果表明,当减水剂掺量为0.28%时,减水率为36.8%,对水泥的适应性较好。     

季铵盐型黏土抑制剂的合成与性能研究

通过亲核取代反应,以β-环糊精(β-CD)和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTAC)为主要原料制备了一种季铵盐型黏土抑制剂。红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H NMR)分析结果表明,β-CD和CHPTAC反应得到了目标产物。水泥净浆流动度测试结果表明:当聚羧酸减水剂(PC)与黏土抑制剂折固掺量分别为0.15%和0.015%时,水泥净浆30 min流动度为257 mm,较仅掺加PC时增大5%;当水泥中内掺1%膨润土时,水泥净浆30 min流动度为181 mm,较仅掺加PC时增大13%,自制黏土抑制剂有效降低了聚羧酸减水剂对黏土的敏感性。     

新型木聚系高效减水剂与水泥的适应性

通过微型坍落度筒试验,探讨了水泥中混合材种类(粉煤灰和矿渣)及掺量、碱含量、C3A含量和水泥细度对木聚系高效减水剂(LGCS)与水泥适应性的影响.结果表明:随混合材掺量的增大,掺LGCS水泥净浆流动度显著提高,LGCS与水泥适应性增强;随碱含量的升高,掺LGCS水泥净浆流动度迅速降低,LGCS与水泥适应性呈劣化趋势,其中以掺木聚脂肪族高效减水剂(LGAS)水泥净浆表现最为明显;C3A含量的增大使得掺LGCS水泥净浆流动度逐渐降低,流动度损失加快;水泥细度提高使得掺LGCS水泥净浆流动度下降,其中掺LGAS水泥净浆初始流动度降幅较大,掺木聚羧酸系高效减水剂(LGPS)水泥净浆流动度损失较快.     

微波辐射β-环糊精改性APEG型聚羧酸减水剂合成

以烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)、马来酸酐-β-环糊精共聚物、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠为原料,在引发剂过硫酸铵作用下,经微波辐射制备出含β-环糊精结构的醚类侧链型聚羧酸减水剂。结果表明,β-环糊精改性聚羧酸减水剂具有较好的分散、缓凝和增强作用,当减水剂掺量为0.5%时,水泥净浆初始流动度达325 mm,水泥的初凝、终凝时间差分别为202 min和420 min,水泥胶砂7 d、28 d抗压强度比分别为124.6%和121.4%。     

减水剂饱和点与水泥浆体流动性及硬化性能关系的研究

选用了两个系列的减水剂进行了减水剂饱和点与水泥净浆流动性、砂浆强度及收缩性能关系的研究.研究表明,减水剂的饱和点掺量是水泥浆体获得最大流动性时的最小掺量.饱和点不但对水泥浆的流动性能有意义,对水泥的胶砂强度和收缩也同样有意义.一般而言,当减水剂掺量在饱和点附近时水泥胶砂强度达到最大值,掺量超过饱和点后,强度会明显下降;随着减水剂掺量的增大,水泥砂浆的干燥收缩随之增大.     

聚羧酸减水剂对改性生土材料性能的影响

在石膏粉煤灰改性生土材料中掺加聚羧酸减水剂,研究聚羧酸减水剂对改性生土材料工作性能、力学性能、耐水性能以及体积稳定性的影响.结果表明:聚羧酸减水剂能显著改善石膏粉煤灰改性生土浆体的流动度,当聚羧酸减水剂掺量为0.80%时,改性生土材料在浆体水固比性低于生土液限的条件下也可浇筑成型;在一定范围内,改性生土材料的抗压强度和抗折强度随聚羧酸减水剂掺量的提高而增大;当改性生土材料掺15%石膏、5%粉煤灰和1%氧化钙时,加入0.80%的聚羧酸减水剂后,其28d抗压强度可达8.30MPa,抗折强度可达2.98MPa,相较于未加聚羧酸减水剂的改性生土材料,两者分别提高了4.5和2.1倍.采用耐水指数评价了改性生土材料的耐水性能,结果表明:聚羧酸减水剂不仅能显著提高改性生土材料的耐水性能,还能显著降低改性生土材料的干燥收缩率,当其掺量为0.80%时,改性生土材料的干燥收缩率稳定在0.06%左右.扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果显示,聚羧酸减水剂对改性生土材料水化产物影响较小,但能使改性生土材料结构更加密实.