氧化-磺化纤维素高效减水剂的应用性能研究

以亚硫酸氢钠对经高碘酸钠氧化处理的棉浆纤维进行磺化改性,制备氧化-磺化纤维素(OSC),并对其用作混凝土减水剂的性能进行研究。结果表明:氧化-磺化纤维素的减水率随磺酸基取代度增大而提高;氧化-磺化纤维素对水泥具有一定的缓凝作用;当其取代度为0.453,折固掺量为0.8%时,测得的水泥砂浆减水率、净浆凝结时间和3、7、28 d水泥砂浆抗压强度比等指标均符合GB/T 8076—2008《混凝土外加剂》中缓凝型高效减水剂的要求。通过SEM微观结构分析表明:水泥砂浆中掺入氧化-磺化纤维素后,由于缓凝作用导致水泥初期水化反应发展缓慢,而经较长时间(如28 d)后硬化水泥结构比基准样密实、强度更高。因此,OSC有望成为具有实际应用价值的混凝土高效减水剂。     

聚羧酸盐高效减水剂的合成与表征

通过自由基溶液共聚合反应、接枝反应和磺化反应,制备了一类主链带羧基、磺酸基,支链带聚氧乙烯基醚基的聚羧酸盐高效减水剂。讨论了主链分子量、侧链长度、磺化度等因素对聚羧酸盐减水剂性能的影响,用红外光谱和凝胶渗透色谱表征了其结构,并考察了产品对水泥净浆流动度和混凝土减水率的影响。结果表明,本研究制备的减水剂对水泥粒子有较好的分散作用,混凝土减水率可达30%以上。     

接枝聚羧酸系高效减水剂的研究

通过自由基溶液共聚合反应、磺化反应和接枝反应,合成了一类主链带羧基、磺酸基,支链带聚氧乙烯基醚的聚羧酸高效减水剂。利用IR表征了其结构,并考察了产品对水泥净浆流动度和混凝土减水率的影响。结果表明,本研究制备的减水剂对水泥颗粒有较好的分散作用     

含长聚醚侧链基团共聚羧酸高效减水剂的制备及其性能

根据分子设计的原则,研制出一类带有长侧链聚醚基团、羧酸基团、磺酸基团、羧酸酯基团的共聚羧酸高效减水剂(CoPoCa-100).这类高效减水剂的减水率可达到28%左右,混凝土28 d强度增加53%.     

淀粉基减水剂的合成与性能研究

根据淀粉的化学性质及高效减水剂的作用机理,以玉米淀粉为原料,采用硫酸酯化的方法合成出一种以脱氧葡萄糖长链为憎水基,羟基和磺酸基为亲水基的缓凝型减水剂(ST).试验结果表明,ST的最佳合成参数为:m(淀粉):m(N,N-二甲基甲酰胺用量):m(硫酸酯化试剂)=1:2:0.5,反应温度90℃,反应时间3h.红外光谱分析结果表明,ST分子结构上成功引入了磺酸基团.ST对水泥的分散性能和砂浆减水率都明显优于萘系高效减水剂FDN,且对混凝土28 d强度有明显的增强作用.     

氨基磺酸系高效减水剂ASP性能研究

本文研究了氨基磺酸系高效减水剂ASP对水泥净浆和混凝土的减水增强作用,并探讨了ASP的减水作用机理。结果表明,ASP具有良好的分散性,当掺量为0 5%时,净浆减水率高达24 0%;当水灰比低至0 19,掺量为0 5%时,净浆流动度仍达200mm;2h相对流动度损失仅为7 7%。在混凝土中掺量为0 5%时,减水率高达28 9%,3d、7d、28d混凝土抗压强度比为145%、144%、128%,高于缓凝高效减水剂的国家标准。研究结果揭示了ASP的减水作用机理是由于ASP分子在水泥颗粒表面形成的静电斥力和空间位阻的共同作用,使得ASP对水泥颗粒具有良好的减水分散作用。     

磺化壳聚糖减水剂的制备和性能研究

以三氯二羟丙基磺酸钠为磺化剂,壳聚糖(CS)为主要原料制备一种新型的磺化壳聚糖减水剂HSCS,研究了CS的分子质量、取代度(DS)对HSCS性能的影响。通过红外光谱、核磁共振和元素分析等对其结构进行了表征,采用热分析仪对CS和HSCS的热稳定性进行分析,采用扫描电镜研究了减水剂对水泥水化过程的影响。水泥胶砂试验结果表明,HSCS的分散性随磺化壳聚糖取代度的增大而提高,当DS为0.503、HSCS掺量为0.9%时,水泥胶砂流动度从180 mm增大到283 mm,7、28 d抗压强度比分别为175%、111%,因此HSCS具有开发高效减水剂的潜力。     

水溶性纤维素醚减水剂合成与性能研究

采用棉纤维素制备平衡聚合度(levelling-off degree of polymerization,LODP)纤维素,以其为原料与氢氧化钠,1,4-丁基磺酸内酯(1,4-butanesultone,BS)反应,得到具有良好水溶性的丁基磺酸纤维素醚(sulfobutylated cellulose ether,SBC).研究了反应温度、反应时间以及原料配比等参数对丁基磺酸纤维素醚的影响,得出了最佳反应条件,并采用FTIR对产物进行了结构表征.通过研究SBC对水泥净浆和砂浆性能的影响,发现该产物具有与萘系减水剂相近的减水效果,且流动度保持性优于萘系减水剂;不同特性粘度以及硫含量的SBC对于水泥净浆具有不同程度的缓凝性.因此,SBC有望成为缓凝减水剂,缓凝高效减水剂,甚至高效减水剂.其性能主要由其分子结构决定.     

以蔗糖及对氨基苯磺酸为原料高效减水剂的合成

为开发绿色、经济、缓凝型高效减水剂,研究在酸性条件下,以蔗糖、对氨基苯磺酸为原料,通过工艺优化成功制备了一种新型绿色、缓凝型高效减水剂,并分别测试了水泥对减水剂的吸附量和水泥颗粒表面电位。同时,通过结构表征和性能分析表明:减水剂分子中含有氨基、羟基、磺酸基、苯环、醚键等官能团;当减水剂折固掺量为0.5%时,水泥净浆流动度为265.5 mm;当固体掺量为0.5%、0.7%和0.9%时,砂浆减水率分别达16.8%、21.5%和23.9%;水泥砂浆的抗压强度随减水剂掺量增加,3、7、28 d砂浆抗压强度呈先升高后降低,且掺量大于0.7%时出现假凝现象。该工艺绿色环保,成本低,产品使用安全且性能优异。     

磺化纤维素减水剂在水泥颗粒表面的吸附与作用机理

对比研究了磺化纤维素(CS)和商品萘系高效减水剂(FDN)在水泥颗粒表面的吸附特性、ζ电位以及减水剂掺量对流动度的影响。探讨了磺化纤维素减水剂的作用机理。结果表明,减水剂吸附改变了水泥颗粒表面结构与电化学性质,通过静电斥力和空间位阻发挥分散作用。掺加CS后水泥颗粒的ζ电位较FDN的小,而CS在水泥颗粒的吸附量较FDN的大;FDN的分散作用主要依赖于ζ电位的静电斥力;CS对水泥的良好分散作用是由静电斥力和空间位阻共同作用;由于新生水化产物对静电斥力的屏蔽作用,静电斥力引起的分散作用稳定性较差,流动度经时损失大;空间位阻效应受水化影响较小,其分散作用的稳定性较好,流动度经时损失较小。