超支化星型聚羧酸减水剂的合成及其在硫铝酸盐水泥中的应用

以溴端基超支化聚(胺-酯)、丙烯酸、烯丙基聚乙二醇甲基醚为原料,采用活性聚合法(ATRP)制备了一种超支化星型聚羧酸系减水剂,并采用红外、核磁对产品进行了表征.水泥净浆流动性实验表明,该种减水剂在硫铝酸盐水泥中具有较好的分散性;表观吸附量的测试验证了该种减水剂可以有效地吸附在硫铝酸盐水泥颗粒表面;抗压强度等的测试表明,该种减水剂应用于硫铝酸盐水泥中具有较好的力学性能.     

聚醚型聚羧酸减水剂的侧链结构对其性能的影响

采用烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)、丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)及甲基丙烯磺酸钠(MAS)为单体,以过硫酸铵为引发剂,在水溶液中共聚合成了具有不同长度侧链的聚醚型聚羧酸减水剂。利用凝胶渗透色谱(GPC)测定了不同侧链结构减水剂的分子质量,进而研究了不同分子质量的聚醚型聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为对水泥的分散性能和水泥早期水化的影响。结果表明,水泥颗粒对聚醚型聚羧酸减水剂的吸附具有选择性,在相同条件下,水泥颗粒会优先吸附单一侧链结构聚醚型聚羧酸减水剂中分子质量较高的减水剂分子;分子质量适中的复合侧链聚醚型聚羧酸减水剂比单一侧链和分子质量过大或过小的复合侧链聚醚型聚羧酸减水剂更容易在水泥颗粒表面上发生吸附,对水泥颗粒具有显著的分散性能,同时能够显著地延缓水泥早期水化。     

端羧基型超支化聚羧酸减水剂的合成工艺及性能研究

本研究从分子结构设计的角度出发,选用马来酸酐、邻苯二甲酸酐和二异丙醇胺合成了一种具有端羧基型超支化功能单体参与聚羧酸高性能减水剂的主链结构的合成,通过正交设计试验研究制备了一系列具有端羧基型超支化聚羧酸减水剂。试验结果分析表明该减水剂具有更优的分散性能,正交分析得到最优组合:MAA与超支化单体F的摩尔比为2,链转移剂用量为1.1%,引发剂用量为2.8%,反应时间为6小时,反应温度为90℃。     

硫酸盐相容型聚羧酸减水剂的吸附-分散机理

利用等温吸附、XRD、DTA和化学分析研究了硫酸盐相容型聚羧酸减水剂(PCA)与水泥颗粒之间的相互作用机理。结果表明,聚羧酸减水剂能加速水泥水化初期钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的形成,并且当水泥中存在石灰石微粉时,还可加速早期单碳型水化硫铝酸钙的形成,从而降低了水泥颗粒对PCA的吸附。由于建立了静电斥力与空间位阻作用协同作用机制,PCA在获得高分散性的同时,使混凝土具有优异的坍落度经时保持性能。硫酸盐相容型聚羧酸减水剂与萘系高效减水剂相容,可共同使用。     

不同羧基密度聚羧酸减水剂对水泥浆体性能的影响

通过自由基聚合法,合成了一系列不同羧基密度的聚羧酸减水剂(PCE).研究了不同羧基密度的聚羧酸减水剂对水泥浆体流动度的影响规律,并采用紫外分光光度计、水化量热仪以及X射线衍射仪(XRD),测定了不同羧基密度聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,分析了不同羧基密度聚羧酸减水剂对水泥水化性能的影响.结果表明:聚羧酸减水剂分子中羧基密度越高,其在水泥颗粒表面的吸附量越大,对水泥浆体的分散性越好;聚羧酸减水剂分子中羧基密度的提高可促进水泥水化进程,表现为Ca(OH)_2生成量增加,水化加速期最大水化放热速率增加,水化加速期早期水化放热速率的加速率(KA-B)增加.     

早强型聚羧酸减水剂的研制及其在预制构件中的应用

通过分子结构设计和自由基共聚,以丙烯酸、TPEG-4000和自制早强功能单体为原料,制备了具有短主链、长侧链结构的早强型聚羧酸减水剂。采用红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)、总有机碳(TOC)分析仪和扫描电镜(SEM),对减水剂的分子结构、吸附量、水化产物进行表征。用拟一级和拟二级动力学方程研究减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为。试验结果表明:制备的早强型聚羧酸减水剂较普通型聚羧酸减水剂的吸附量大、吸附速率快、在水泥孔隙液中残留少;掺该早强型聚羧酸减水剂较掺普通型聚羧酸减水剂混凝土7 h拆模强度提高37%以上。用于预制构件生产,其早期强度发展快,能较好地满足施工要求。     

单矿物黏土对聚羧酸减水剂分散性的影响与机理

研究了4种单矿物黏土(钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、伊利土、高岭土)对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响,测定了单矿物黏土的水-黏土质量比及其对聚羧酸减水剂的吸附量,以及在此基础上单独补偿水或减水剂后单矿物黏土对聚羧酸减水剂分散性能的影响.结果表明:补偿水或聚羧酸减水剂之后,基本可消除伊利土、高岭土对水泥净浆流动度的影响,但蒙脱土的影响仍显著存在;对吸附了聚羧酸减水剂的单矿物黏土进行的红外光谱、X射线衍射分析表明,蒙脱土对聚羧酸减水剂的层间吸附是导致其对聚羧酸减水剂吸附量和聚羧酸减水剂分散性的影响比其他单矿物黏土大的主要原因.     

超支化型聚羧酸减水剂的合成

以偶氮二氰基戊酸为引发剂,甲基丙烯磺酸钠、烯丙基聚氧乙烯醚和甲基丙烯酸叔丁酯为单体,合成两端带有羧基的减水剂主链,再通过缩合反应,在两端接枝超支化聚酰胺-胺,最终得到超支化型聚羧酸减水剂。试验表明:引发剂用量为5%,烯丙基聚氧乙烯醚分子量为700,聚酰胺-胺为4.5代时,水泥净浆流动度达到最高315 mm。     

两性型聚羧酸减水剂与炉渣水泥相容性的研究

在炉渣掺量分别为0、10%、30%和50%的混凝土中,分别掺入阴离子型聚羧酸减水剂(PC)和两性型聚羧酸减水剂(APC),设计坍落度为(210±10)mm,测试混凝土塑性阶段和硬化阶段的性能,探讨两性型聚羧酸减水剂APC与炉渣水泥的相容性。结果表明:APC能更好地提高炉渣水泥体系的吸附分散性能;但是掺入APC同时增大了混凝土引气性,降低硬化混凝土早期强度,不利于大掺量炉渣的使用。     

侧链结构酯醚共聚型聚羧酸减水剂的研究与应用

将烯丙基聚氧乙烯醚(APEG-1200)和3种聚乙二醇(PEG300、PEG600、PEG800)酯化大单体共聚得到侧链结构酯醚共聚型聚羧酸减水剂,探讨了共聚物侧链组成、引发剂用量对该减水剂分散性和分散保持性的影响,考察了不同侧链长度减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,并与目前市场应用量大的侧链结构聚醚型减水剂、聚酯型减水剂进行了混凝土应用性能对比试验。结果表明,长短侧链有机结合的酯醚共聚型聚羧酸减水剂有利于形成更大的空间位阻,有较好的水泥净浆分散性和分散保持性,在水泥颗粒表面吸附量较小,保坍性能较好,增强效果明显。