季铵盐对聚羧酸减水剂在水泥-蒙脱土表面吸附的影响EI北大核心CSCD

采用紫外标记技术对聚羧酸分子的紫外吸收进行增强,进而采用紫外吸收光谱与总有机碳分析联用的技术,有效地区分聚羧酸分子与季铵盐阳离子分子同时存在时各自的吸附行为,并对3种典型结构的季铵盐阳离子与聚羧酸减水剂在水泥-蒙脱土体系吸附行为的相互影响进行了系统研究。结果表明:小分子季铵盐对聚羧酸在水泥表面的吸附无影响,双子型季铵盐掺量达到2.5×10^-4后会促进聚羧酸吸附,聚合物季铵盐则会抑制聚羧酸减水剂在水泥表面的吸附;3种季铵盐在达到一定掺量后,均能有效抑制聚羧酸减水剂在蒙脱土表面的吸附,其中双子型季铵盐和聚合物季铵盐效果更加明显,双子型季铵盐在低掺量下的抑制效果更明显,高掺量下聚合物季铵盐则体现出更优的抑制效果。     

阳离子聚合物改善聚羧酸减水剂抗泥性能及作用原理EI北大核心CSCD

以不饱和季铵盐单体与不饱和非(阴)离子单体进行水溶液自由基共聚,合成了系列阳离子聚合物型牺牲剂(CSA)。采用水泥净浆流动度来评价牺牲剂对加蒙脱土水泥中聚羧酸减水剂(PCE)分散性能的影响。结合有机碳吸附、热重分析、X射线衍射等测试手段,不仅考察了聚合单体比例、季铵盐单体种类、非(阴)离子单体种类对牺牲剂作用效果的影响,确定了三甲基烯丙基溴化铵-丙烯酰胺(ATMA-AM2:1)为最佳结构,同时也探明了其作用原理。加入ATMA-AM(2:1)后,有效阻止了PCE分子聚醚侧链进入到蒙脱土层间,显著降低了PCE分子在蒙脱土上的吸附量,增加了其在水泥颗粒上的有效吸附,掺蒙脱土水泥中PCE的流动度由156 mm提升至225 mm,显著改善了蒙脱土对PCE分散性能带来的负面影响。     

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。     

β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土的影响

采用水泥净浆和混凝土试验，详细研究了β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的影响。试验表明，与仅含有聚氧乙烯侧链的传统聚羧酸减水剂相比，蒙脱土对掺加含有β-环糊精侧链的聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的负作用影响明显减弱；蒙脱土（1.0%，以砂质量计）存在时，为获得与无蒙脱土时相同的混凝土坍落度，β-环糊精类聚羧酸减水剂的掺量增幅减小，掺加β-环糊精类聚羧酸减水剂的混凝土抗压强度下降幅度减小。结合吸附试验分析，β-环糊精类聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应能力的增强应归功于其侧链中的β-环糊精基团，β-环糊精基团具有中空筒状的刚性结构，其显著的空间位阻效应将阻止蒙脱土颗粒继续吸附其他β-环糊精类聚羧酸分子，进而提高聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的能力。     

β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土的影响

采用水泥净浆和混凝土试验,详细研究了β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的影响。试验表明,与仅含有聚氧乙烯侧链的传统聚羧酸减水剂相比,蒙脱土对掺加含有β-环糊精侧链的聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的负作用影响明显减弱;蒙脱土(1.0%,以砂质量计)存在时,为获得与无蒙脱土时相同的混凝土坍落度,β-环糊精类聚羧酸减水剂的掺量增幅减小,掺加β-环糊精类聚羧酸减水剂的混凝土抗压强度下降幅度减小。结合吸附试验分析,β-环糊精类聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应能力的增强应归功于其侧链中的β-环糊精基团,β-环糊精基团具有中空筒状的刚性结构,其显著的空间位阻效应将阻止蒙脱土颗粒继续吸附其他β-环糊精类聚羧酸分子,进而提高聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的能力。     

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。     

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。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量及吸附动力学的影响

在研究聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量、吸附速率的基础上,运用不同吸附动力学模型对试验结果进行拟合。吸附量测试结果表明:掺0.5%、1.0%Na2SO4会显著降低聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,但掺0.1%、0.2%的Na2SO4有利于聚羧酸减水剂的吸附;CaSO4·2H2O对聚羧酸减水剂的吸附量影响不显著。吸附速率测试及拟合结果表明:硫酸盐对聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面吸附动力学的影响规律符合Langmuir准二级吸附动力学模型,Na2SO4通过改变聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的准二级吸附速率常数影响聚羧酸减水剂吸附达到平衡的时间,0.2%、1.0%掺量的Na2SO4均延迟了聚羧酸减水剂达到吸附平衡的时间。掺0.2%Na2SO4使准二级吸附速率常数较不掺硫酸盐时有所提高;掺1.0%Na2SO4的准二级吸附速率常数较不掺硫酸盐时大大降低;CaSO4·2H2O对准二级吸附速率常数的影响较Na2SO4要小。     

磺化木质素对蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的抑制作用及机理EI北大核心CSCD

通过木质素与亚硫酸钠的化合反应得到磺化木质素。将其与聚羧酸减水剂（PC）双掺入含蒙脱土的水泥净浆中,观察净浆流动度的变化。采用X射线衍射仪,总有机碳测定仪和zeta电位仪等研究磺化木质素抑制蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的作用机理。结果表明：磺化木质素可有效降低蒙脱土对水泥浆体流动性能的危害。磺化木质素分子链包裹水泥体系中的蒙脱土颗粒,将其铝硅层间距由1.42 nm压缩至1.23 nm,导致聚氧化乙烯侧链没有足够的空间嵌入,从而抑制了蒙脱土对PC的吸附,提高了聚羧酸减水剂对黏土的耐抗性。     

磺化木质素对蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的抑制作用及机理

通过木质素与亚硫酸钠的化合反应得到磺化木质素。将其与聚羧酸减水剂(PC)双掺入含蒙脱土的水泥净浆中,观察净浆流动度的变化。采用X射线衍射仪,总有机碳测定仪和zeta电位仪等研究磺化木质素抑制蒙脱土吸附聚羧酸减水剂的作用机理。结果表明:磺化木质素可有效降低蒙脱土对水泥浆体流动性能的危害。磺化木质素分子链包裹水泥体系中的蒙脱土颗粒,将其铝硅层间距由1.42 nm压缩至1.23 nm,导致聚氧化乙烯侧链没有足够的空间嵌入,从而抑制了蒙脱土对PC的吸附,提高了聚羧酸减水剂对黏土的耐抗性。     

分子量及其分布对聚羧酸减水剂吸附行为的影响

从分子量及其分布角度研究聚羧酸系减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为,分析了聚羧酸减水剂的吸附行为对其分散性、保坍性的影响.结果表明:平均分子量较高的减水剂在水泥表面的吸附量较高,减水剂分子中的高分子量部分优先吸附在水泥颗粒表面;对于同一减水剂,随其在水泥表面的吸附量增加,浆体的流动度增加,两者之间呈正相关性;而对于不同减水...     

固硫灰渣对减水剂吸附作用研究

采用离心法对含减水剂的燃煤灰渣-水泥胶凝系统进行分离,用紫外-可见分光光度计研究固硫灰渣对聚羧酸和脂肪族减水剂的吸附规律。结果显示,固硫灰渣-水泥系统对减水剂的吸附量大于粉煤灰-水泥系统;燃煤灰渣掺量越大,对减水剂的吸附量也越大;相比脂肪族减水剂,聚羧酸减水剂吸附量对燃煤灰渣掺量比较敏感。研究表明,当固硫灰渣用作水泥混凝土掺合料时,从减水剂吸附的角度来看,掺量较低时适合采用聚羧酸减水剂,而掺量较高时宜采用脂肪族减水剂。     

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（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。     

水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能研究

本文选用水泥、砂中泥和种植泥作为试验研究对象,利用紫外可见分光光度计法(UV),测定反应设定时间后的聚羧酸减水剂浓度,研究水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能.试验结果表明:聚羧酸减水剂在水泥和泥表面的吸附量随时间延长而增加,最后达到平衡;聚羧酸减水剂在泥颗粒表面的吸附存在优先选择性和亲和性,使得其在泥颗粒表面的吸附速率和吸附量大于水泥;泥种类不同,吸附量大小不同,对净浆流动度的影响程度不同;泥的掺入会大大降低水泥净浆的流动度,增大流动度经时损失量,且掺量越大影响越大,因此在工程应用中,对原材料泥含量进行控制,降低泥对聚羧酸减水剂的吸附量,对提高减水剂的减水率,保证混凝土坍落度保留值具有重要意义.     

基于EPEG单体的两性聚羧酸减水剂的合成及抗泥性能

以活性较高的新型大单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)与丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)等进行水溶液自由基聚合反应,合成了抗泥型聚羧酸减水剂PCE-ES和PCE-ESD。采用FTIR、¹H NMR进行结构表征,通过水泥净浆流动度测试了减水剂的抗泥性能,并采用XRD和XPS探究不同减水剂与蒙脱土、水泥之间的作用机理。结果表明,当减水剂的掺量为水泥质量的0.25%,蒙脱土掺量3%时,掺PCE-ES和PCE-ESD有一定的抗泥性,且PCE-ESD的抗泥性能更佳;XRD表明,蒙脱土吸附PCE-ES、PCE-ESD的层间距变化不大,说明蒙脱土对减水剂的负面作用一定程度上有所降低,从而提高了减水剂对水泥的分散能力。     

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。     

两性型聚羧酸减水剂与粉煤灰的相容性研究

采用不同粉煤灰掺量混凝土,分别掺入两种减水剂—阴离子型聚羧酸减水剂(PCan)和两性型聚羧酸减水剂(PCam),粉煤灰取代水泥总量为10％ ～ 50％,设计塌落度在(200±20) mm,测试混凝土塑性阶段和硬化阶段性能,以及通过总有机碳(TOC)实验,探讨两性型聚羧酸减水剂PCam与粉煤灰的相容性.结果表明:掺入减水剂,能有效降低混凝土用水量,PCam作用效果甚与PCan,减水率超过30％,能有效改善因粉煤灰掺入而导致早期强度的不足,提高20％以上强度.TOC吸附量表明硅酸盐水泥颗粒表面的吸附规律不同于水泥颗粒,由于粉煤灰颗粒较为光滑并且表面动电位为负值,因此对高效减水剂的吸附能力较弱.PCam阳离子基团的引入,使得其饱和吸附量大于普通阴离子型聚羧酸减水剂(PCan),相同掺量下具有更高塌落度及较低塌落度损失.因此,PCam阳离子基团的引入,增大了减水剂对粉煤灰颗粒的吸附量,与粉煤灰具有更好的相容性.     

水泥和黏土矿物对不同减水剂的吸附特性

采用有机碳测定仪和紫外分光光度计,分别研究了聚羧酸减水剂、萘系减水剂和木质素磺酸钠在水泥、高岭土和蒙脱石颗粒表面的吸附特性,并对掺高岭土和蒙脱石的水泥净浆的流动度和黏度进行了测试,用三维视频显微镜观察了三种颗粒的形貌特征。结果表明:水泥、高岭土和蒙脱石对不同减水剂的吸附量不同;水泥比高岭土和蒙脱石对萘系减水剂的吸附量大,高岭土和蒙脱石比水泥对聚羧酸和木质素磺酸钠减水剂的吸附量大;水泥和高岭土颗粒表面较平滑,蒙脱石表面较粗糙;在掺入不同减水剂的水泥浆体中,蒙脱石和高岭土的掺入都会降低浆体流动度,提高浆体黏度,并且蒙脱石的影响更大。     

单矿物粘土对水泥砂浆性能及水泥水化的影响

研究了高岭土、伊利土和蒙脱土三种单矿物粘土对砂浆工作性能和强度的影响,并从水泥水化热和水化产物角度研究了三种单矿物粘土对水泥水化的影响.结果表明:蒙脱土对砂浆扩展度和强度影响最为显著,高岭土和伊利土在一定掺量内几乎没有影响;单矿物粘土对掺聚羧酸减水剂砂浆相关性能的影响较未掺聚羧酸减水剂砂浆更加明显;单矿物粘土不会改变水泥水化产物的种类,但是影响水泥水化放热速率和最大放热峰的出峰时间,即水泥水化进程.     

聚羧酸减水剂在水泥、矿粉和粉煤灰表面吸附行为研究

对比了掺聚羧酸减水剂的基准水泥、矿粉和粉煤灰三种粉料桨体初始流动度和经时流动度,通过吸附量、表面形貌和XPS测试分析作用机理.结果表明,基准水泥吸附量最大,吸附层最厚,因而初始流动度最高,矿粉次之,粉煤灰最小;与萘系减水剂相比,聚羧酸减水剂在低掺量时也有良好的保坍性.