早强型聚羧酸系减水剂对基准水泥早期水化的影响研究

探究早强型聚羧酸系减水剂(ES-PCE)对水泥水化的作用机制,有助于ES-PCE的研发设计与推广应用。本文通过对水泥水化进程、溶解速率、水化产物生长、凝结时间与抗压强度进行表征,分析了ES-PCE与普通聚羧酸系减水剂(PCE)对基准水泥早期水化的影响机理。结果表明:PCE与ES-PCE均会降低水泥悬浮液的溶解速率;PCE的掺入延缓了水泥水化的诱导期与加速期,降低了水化放热量;而ES-PCE仅略微延迟了水泥水化的诱导期,但缩短了加速期,水化放热量基本不变。与基准水泥相比,ES-PCE分别提早了水泥初凝时间10 min和终凝时间85 min。ES-PCE的掺入提高了水泥早期和后期强度,掺0.2%(质量分数)ES-PCE的水泥7 d抗压强度较基准组提高了14%,而同掺量的PCE强度提高仅为前者的一半。PCE与ES-PCE的掺入释放了水泥颗粒团状絮凝结构中的水分,有利于水泥水化,但二者对水化的影响截然相反;PCE分子结构中大量的羧基络合了溶液中的Ca²⁺,抑制了水泥颗粒表面晶核的形成,起到了一定的缓凝作用;然而,ES-PCE分子结构中羧基含量较低,Ca²⁺的络合作用较弱,缓凝效果并不明显,在体系中有效水分增多的情况下,反而促进水泥的水化,起到了早强效果。水灰比为0.4的水泥砂浆中,ES-PCE的掺量适宜控制在0.3%以下,在保证减水率的同时,对水泥早期和后期强度均起到一定的增强作用。     

聚羧酸系高效减水剂的制备及其性能研究

以聚乙二醇甲基醚(MPEG)、甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基磺酸钠(SAS)和过硫酸铵(APS)等单体为原料合成一种聚羧酸高效减水剂,研究了引发剂、链转移剂、单体等因素对水泥净浆流动度的影响,分析了不同减水剂溶液浓度与表面张力的相互关系;研究表明当引发剂用量为单体质量的5％,链转移剂为0.3％,SAS为15％,MAA/MPEG物质的量比为8时,减水剂对水泥的分散性和保塑性较好,对不同水泥具有良好的适应性.     

早强型聚羧酸减水剂聚醚的性能研究

文章研制了一种聚醚单体OX-M,考察其是否具有早强性能。采用水溶液聚合的方法,合成出一种聚羧酸减水剂PM,并进行混凝土应用性能评价,其结果为:PM减水剂减水率较高;与市售早强型减水剂相比,水泥水化热提前;对海螺、鼎鹿、小岭水泥的适应性较好,在没有添加早强剂的情况下,早期抗压强度明显,初步确定OX-M在混凝土早强领域具有较好的应用效果。     

聚羧酸减水剂/氧化石墨烯复合物的制备与性能

通过氧化石墨烯（GO）与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚（MAAPEGME）、甲基丙烯酸（MAA）及甲基丙烯磺酸盐（SMAS）进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂（PCs）单体的共聚物（GO-PCs）,旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m（MAAPEGME）: m（MAA）: m（MAS）: m（GO）=17:2:1:0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀的分布PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

聚羧酸减水剂/氧化石墨烯复合物的制备与性能

通过氧化石墨烯（GO）与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚（MAAPEGME）、甲基丙烯酸（MAA）及甲基丙烯磺酸盐（SMAS）进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂（PCs）单体的共聚物（GO-PCs）,旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m（MAAPEGME）: m（MAA）: m（MAS）: m（GO）=17:2:1:0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀的分布PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

聚羧酸高效减水剂的低温合成技术及性能研究

低温条件下,以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、甲基丙烯磺酸钠(SAMS)、丙烯酸(AA)、复合引发剂E为原料,利用自由基共聚反应合成聚羧酸高效减水剂.探讨了AA与SAMS、TPEG的摩尔比、加料方式、引发剂用量、反应温度和反应时间对合成减水剂性能的影响.实验结果表明,利用最佳生产工艺参数所制减水剂,当掺量为水泥用量的0.18％时,减水率可达29％,初始净浆流动度达280 mm,1h经时流动度为270 mm,具有良好的分散性和保坍性.     

氧化石墨烯与聚羧酸减水剂单体共聚物的制备与性能

通过氧化石墨烯(GO)与聚羧酸系减水剂单体甲基丙烯酸聚乙二醇单甲醚(MAAPEGME)、甲基丙烯酸(MAA)及甲基丙烯磺酸盐(SMAS)进行自由基共聚反应制备了氧化石墨烯与聚丙烯酸系减水剂(PCs)单体的共聚物(GO-PCs),旨在解决GO掺入水泥基材料时存在的分散不均匀及流动性降低的问题,制备GO-PCs时各组分的质量比为m(MAAPEGME)∶m(MAA)∶m(SMAS)∶m(GO)=17∶2∶1∶0.2。检测结果表明GO与单体之间发生了共聚反应,GO纳米片层均匀地分布在PCs中,达到了GO在水泥材料中分布均匀、不影响水泥流动性及增强增韧的目的,SEM形貌说明GO-PCs对水泥浆体的微观结构有较好的调控作用,研究结果对于制备高性能长寿命混凝土具有积极的意义。     

聚羧酸系减水剂的常温合成及性能

以异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为单体,通过芬顿试剂引发反应,在常温下制备了三元聚羧酸型减水剂(PC),探讨了不同反应条件对减水剂分散性能的影响,并通过傅里叶红外(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)等手段对共聚物进行了表征。得到最佳合成条件为:引发剂滴加时间3h,引发剂过氧化氢/硫酸亚铁质量比1.2:1,反应温度30℃,酸醚摩尔比4:1,磺酸盐用量为单体总质量的1.6%,链转移剂用量为总单体质量的1.5% 。当减水剂折固掺量为0.3%时,水泥初始净浆流动度为290 mm,1h后提升到302mm。此常温下合成的减水剂具有良好的分散性和保持性,该方法是一种有应用前景的常温合成方法。     

聚乙二醇接枝聚羧酸合成水泥减水剂的研究

采用先酯化后聚合方法合成了聚乙二醇接枝聚羧酸钠水泥减水剂,考察了单体配比、滴加时间、磺酸单体种类及用量和反应温度对产品性能的影响.实验结果表明,在滴加时间和保温反应时间都为3.5 h时,合成的减水剂性能良好;当减水剂用量为水泥用量的0.3%时,净浆流动度高达310 mm.由水泥的净浆流动度实验表明,合成的水泥减水剂对水泥具有良好的减水性能.     

聚羧酸系水泥减水剂的合成及性能

以丙烯酸甲酯(MA)、甲基丙烯磺酸钠(SMS)、甲基丙烯酸(MMa)、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯(P23MM)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,进行水溶液自由基共聚,合成聚羧酸系水泥减水剂。以初始净浆流动度为考察指标,通过正交和单因素实验,确定合成聚羧酸系水泥减水剂的最佳工艺条件:APS用量为0.9%,n(P23MM)∶n(SMS)∶n(MA)∶n(MM a)=20∶8∶15∶47,反应温度80℃,反应时间8 h。合成的聚羧酸系水泥减水剂在低掺量(0.6%)、低水灰比(W/C=0.3)时,初始净浆流动度可达253 mm,2 h后净浆流动度仍有248 mm;减水剂水溶液(1%)的表面张力为53.88 mN/m,最优化条件下合成的减水剂水溶液为假塑性流体。     

MAPEG-HEA-SMAS三元共聚物高效减水剂的制备与性能

以马来酸聚乙二醇单酯(MAPEG)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为原料通过共聚反应制得MAPEG-HEA-SMAS三元共聚聚羧酸高效减水剂,考察了单体摩尔比、引发剂用量、反应温度等合成条件对减水剂性能的影响,并用IR对减水剂的分子结构进行表征,以GPC表征减水剂的相对分子质量(简称分子量,下同)及其分布,通过SEM观察了掺入减水剂的水泥石微观结构。结果显示,当n(MAPEG)∶n(HEA)∶n(SMAS)=1.0∶1.5∶1.0,聚合反应温度为88℃,聚合反应时间为7.5 h,引发剂用量为单体总质量的3.5%,PEG相对分子质量(简称分子量,下同)为1 000时,合成的减水剂综合性能良好。当其掺量为0.45%(质量分数)时,水泥净浆初始流动度达308 mm。GPC分析显示,减水剂平均分子量Mn=7 752,分散系数Mw/Mn=2.091;SEM分析结果显示,聚羧酸减水剂使水泥石大孔率降低,结构更密实。     

早强保坍型聚羧酸减水剂的制备与性能研究

基于分子结构设计原理,以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、N-羟甲基丙烯酰胺(N-MA)为原料,加入自制含有较多羧基、羟基的功能大分子单体,采用自由基聚合方法,合成了兼有早强和保坍作用的新型聚羧酸减水剂.结果表明:最佳合成工艺条件为n(TPEG)∶n(AA)∶n(N-AM)∶n(大单体)为1∶7∶4∶3,反应温度为60℃,反应时间为4～5h,合成减水剂减水率达32％,混凝土初始坍落度220 mm;2 h坍落度160 mm;1d抗压强度比为185％;3 d抗压强度比为177％.利用红外光谱和凝胶渗透色谱表征减水剂分子结构和分子量,合成分子中含有大量羧基、酰胺基、酯基和醚基,重均分子量均在3.6万左右,数均分子量均在2万左右,分子量分布均匀.采用X射线衍射分析1d龄期水泥试样的水化产物组成,相比于空白试样,掺加减水剂能延缓硅酸盐熟料矿物的水化进程,但促进了AFt的形成,发生AFt向AFm的转变,加快水化速率,具有一定的早强作用.     

环糊精改性聚羧酸系减水剂的制备与性能

以丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、马来酸酐接枝β-环糊精(MAH-β-CD)和甲基烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)为原料,通过水溶液自由基共聚制备了β-CD改性聚羧酸系减水剂(MPC)。考察了反应物摩尔比、引发剂用量、反应时间及反应温度对减水剂性能的影响。当单体摩尔比n(AA)∶n(MAS)∶n(MAH-β-CD)∶n(APEG)=5∶0.5∶0.1∶1、引发剂过硫酸铵(APS)用量为单体总质量的5%、反应温度为90℃、反应时间为5 h时,所得减水剂性能较好。应用结果表明,掺MPC后水泥净浆流动度可达306 mm、初凝时间为440 min、减水率达32.2%。SEM和强度测试结果表明,掺有MPC的水泥石的结构更加紧密匀质,孔洞更加微小,有利于混凝土后期结构的发展。     

蒸养条件下两性聚羧酸减水剂对胶砂及混凝土强度的影响

合成了阴离子型和两性型聚羧酸减水剂,研究了两类聚羧酸减水剂对水泥水化热、蒸养胶砂和蒸养混凝土强度的影响.结果表明:在蒸养条件下,与阴离子型聚羧酸减水剂相比,掺两性型聚羧酸减水剂的水泥水化温峰更高;在相同水灰比时,掺两性聚羧酸减水剂的蒸养胶砂和蒸养混凝土的强度也更高.XRD分析可知,掺入两性聚羧酸减水剂在蒸养条件下生成更多的AFm和氢氧化钙,促进了C3S和C2S的水化.     

聚羧酸减水剂对铝酸三钙-石膏体系水化调控机理研究

本文通过测定不同掺量的聚羧酸减水剂(PCE)作用下铝酸三钙(C3A)-石膏体系水化热,并采用XRD、SEM、Raman分析了水化产物微观结构的形成规律,研究了PCE对铝酸三钙-石膏体系水化调控机理.结果表明:水灰比为0.6,摩尔比为1∶1的铝酸三钙-石膏体系,水化24 ～ 48 h时出现水化热温峰,并生成大量的Aft(钙矾石);PCE掺量不同对铝酸三钙-石膏体体系的水化调控存在延缓与加速水化的双重作用,当掺量为0.1％ ～0.3％时,PCE抑制铝酸三钙-石膏体系水化放热及AFt的形成;当掺量为0.5％时,PCE促进铝酸三钙-石膏体系水化放热,加速AFt的形成.     

硫氰酸钠与聚羧酸减水剂复配对水泥水化的影响研究

采用硫氰酸钠(SN)对普通聚羧酸减水剂(PC)进行复配改性,旨在开发一种低温、早强型聚羧酸减水剂.对比测试了PC与PC +SN对水泥胶砂与混凝土在低温(5℃)和常温(20℃)两种养护温度下强度发展的影响,通过对水泥水化热与水泥浆体化学结合水、水化产物、微结构与孔结构的测试,分析了SN早强剂对水泥浆体早期水化性能的影响.结果表明:在养护温度5℃时,掺入PC +SN的水泥胶砂1d、3d、7d、28 d强度较掺PC比,分别提高了138.5％、48.3％、51.2％、17.2％,掺入PC +SN的混凝土1d、3d、7d、28 d强度分别增长了182.1％、35.2％、34.9％、31％,而20 ℃条件养护时PC +SN的早强效果并不显著;PC复配SN早强剂后,增加了水泥早期水化放热速率与放热量,提高了水泥的水化程度,且浆体的水化产物数量增多,孔隙率降低,孔径减小,从而有利于混凝土早期强度的提高.