含AMPS组元的聚羧酸减水剂对黏土敏感性的研究

在传统丙烯酸-异戊烯基聚氧乙烯醚(AA-TPEG)聚羧酸减水剂(PCE)基础上引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙烯磺酸(AMPS)单体,合成了AA-TPEG-AMPS聚羧酸减水剂(ATS),研究了其在水泥-蒙脱土浆体系统中的分散性.结果表明:ATS减水剂在蒙脱土上的吸附行为与PCE无明显差别,但在水泥颗粒上的吸附量较小,吸附层厚度较大,能显著降低水泥颗粒表面的Zeta电位,对水泥-蒙脱土浆体系统仍具有较好的分散性及分散保持性,降低了聚羧酸减水剂对蒙脱土的敏感性.     

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.     

氨基酸改性耐泥聚羧酸减水剂的制备及其作用机理

将苯丙氨酸接枝到马来酸酐聚乙二醇酯末端,合成了氨基酸改性不饱和酸酯,并将其引入到聚羧酸减水剂(PCE)中,制备了耐泥PCE;研究了氨基酸改性不饱和酸酯、引发剂和链转移剂用量对水泥-蒙脱土净浆耐泥性能的影响,并结合蒙脱土吸附量、层间距和孔结构的变化,对耐泥PCE的作用机理进行了研究.结果表明:与普通PCE相比,采用耐泥PCE制备的水泥-蒙脱土净浆初始流动度增大18.6％,经时损失率从39.5％降低至13.7％;氨基酸改性不饱和酸酯有效降低了蒙脱土对PCE的吸附量,抑制了蒙脱土的插层吸附和表面吸附.     

改善聚羧酸超塑化剂与蒙脱土适应性的抗泥剂及其机理研究

采用水泥净浆流动度来评价抗泥剂(JJA-KNJ)对加蒙脱土水泥中聚羧酸超塑化剂(PCE)分散性能的改善效果,并结合有机碳含量(TOC),热重(TG),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析,研究了JJA-KNJ与蒙脱土之间的作用机理.结果表明:抗泥剂JJA-KNJ可改善PCE对加蒙脱土水泥的初始分散能力,显著改善PCE对加蒙脱土水泥的经时分散能力,提高其保坍性能;当PCE与JJA-KNJ同时存在时,JJA-KNJ能降低蒙脱土对PCE的吸附量,使得蒙脱土表面变得更加光滑,且空隙更小;JJA-KNJ溶于水后,吸附在蒙脱土颗粒的表面上,形成一层有机阳离子聚合物保护膜,阻止PCE的侧链进入蒙脱土的层间;JJA-KNJ在水泥水化的碱性条件下对蒙脱土颗粒具有明显的稳定效果,而且这一效果不会随着时间的延长出现明显衰减.     

本体法合成固体醚类抗泥型聚羧酸减水剂及作用机理研究

以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2000)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂,采用本体聚合法制备了TPEG-AMPS-HEMA-MMA固体醚类抗泥型聚羧酸减水剂。通过FTIR、XRD、SEM、TG-DTG和TOC测试分析了合成减水剂的作用机理。结果表明:制备的减水剂延缓了水泥7 d内的水化过程,蒙脱土对其以表面吸附为主,层间吸附为辅,饱和吸附量为2.41 mg/g。     

降冰片烯二酸酐改性抗泥型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

采用降冰片烯二酸酐以不同的摩尔比对聚醚(GPEG)的侧链进行改性,合成抗泥型聚羧酸减水剂XM-1和XM-2,使聚羧酸减水剂的侧链结构不易被黏土的层间结构吸附。试验结果表明:合成减水剂XM-1和XM-2在蒙脱土、伊利土、高岭土等3种黏土中均不被吸附;其中XM-1对水泥净浆的分散性良好,XM-2几乎无分散效果;在砂子含泥量为12%的混凝土体系中,普通聚羧酸减水剂需提高到1.69倍的掺量才能与含泥量为0的混凝土体系达到相同的坍落度和扩展度,而对于XM-1则无需提高掺量。     

蒙脱土对聚羧酸超塑化剂的吸附行为

测定了蒙脱土对聚羧酸超塑化剂(PCE)分散性能的影响,研究了蒸馏水和水泥滤液中蒙脱土对PCE的静态吸附和动态吸附行为,拟合了吸附过程的动力学模型.结果表明:水泥中掺入蒙脱土会导致PCE对水泥分散能力的显著降低;蒙脱土对PCE的吸附量与PCE质量浓度近似成正比关系;水泥滤液中,PCE在蒙脱土上的平衡吸附量要远高于蒸馏水中的平衡吸附量;PCE在蒙脱土上的吸附过程均符合准二级反应动力学模型.     

新型改性脂肪族高效减水剂的合成与性能研究

以有机磺化剂替代传统的亚硫酸钠/焦亚硫酸钠无机磺化体系,研制了一种新型的有机磺化脂肪族高效减水剂(OSAF)。OSAF具有减水性能好、着色性低的特点。考察了磺化剂用量等反应条件对减水剂分子质量和分散水泥浆体能力的影响,使用FT-IR表征了OSAF的结构。结果表明:磺化剂与丙酮投料摩尔比为0.6∶1.0,醛酮比为1.8∶1.0,催化剂质量浓度为1.2%和聚合浓度为39%时,制得的OSAF对水泥浆体的分散性能最佳。在不同水泥中的净浆流动度实验表明,OSAF具有良好的水泥适应性。当向水泥中加入蒙脱土时,使用OSAF作为减水剂的水泥净浆流动度受影响程度较小。     

有机膦酸盐缓凝剂的合成及其对聚羧酸减水剂性能的影响

采用有机胺单体通过曼尼希反应合成有机膦酸盐缓凝剂。通过与聚羧酸减水剂PCE复配后,考察了不同环境温度及含泥量(蒙脱土)下对PCE性能的影响。水泥净浆试验结果显示,合成的有机膦酸盐缓凝剂在低温下会降低PCE的初始分散性,在常温及高温条件下能提高PCE的初始分散和保坍性。吸附性能测试表明,有机膦酸盐缓凝剂能与PCE产生竞争吸附,在高温及含蒙脱土条件下,可以减少PCE的吸附,提高减水剂的分散、保坍性及抗黏土性能。有机膦酸盐缓凝剂的掺入延长了水泥的凝结时间。     

非氯型两性聚羧酸减水剂的合成及其性能研究

采用自制不含氯离子两性单体SPB、丙烯酸、异丁烯聚氧乙烯醚(HPEG-2400)合成非氯型两性聚羧酸减水剂。采用核磁表征了减水剂结构,并测试了水泥水化热、水泥砂浆抗压强度以及减水剂对Na-蒙脱土(Na-Mmt)的适应性。结果表明,10%SPB单体引入阴离子型聚羧酸减水剂结构制备的非氯型两性聚羧酸减水剂SPCA9-1,可以有效提高水泥净浆流动度及砂浆的抗压强度,不影响水泥后期水化进程,水泥体系中1%Na-蒙脱土含量对其分散性影响较小。     

丙烯酰胺改性聚羧酸减水剂的合成和性能研究

以甲基丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙醇聚乙二醇单甲醚和丙烯酰胺为原料,以过硫酸钠为引发剂,在水溶液中进行自由基聚合反应,合成丙烯酰胺改性聚羧酸减水剂.用傅里叶红外光谱仪分析共聚物分子结构,并用分子凝胶渗透色谱来测定共聚物的分子质量.用水泥净浆流动度来考察聚羧酸减水剂的分散性和分散保持性,并考察其在水泥颗粒上的吸附量.结果表明:合成的共聚物的重均分子质量为43 260;聚羧酸减水剂的折固掺量为0.2％、水灰比为0.29时,水泥的初始净浆流动度达287mm,60 min净浆流动度为299mm;合成的改性聚羧酸减水剂具有较好的分散性和分散保持性.根据Langmuir等温吸附模型,水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量为5.33 mg/g.     

磷酸酯型聚羧酸减水剂的合成及其对矿粉适应性研究

以异戊烯醇基聚乙二醇、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯磷酸酯为聚合单体,甲基丙烯酸磺酸钠为链转移剂,通过自由基水溶液聚合法合成磷酸酯型聚羧酸减水剂PCE-Y-HEMAP。采用FTIR、GPC、TOC和TGA等对磷酸酯型减水剂与含有白云母、钠长石矿物石粉进行适应性研究。FTIR、GPC分析表明,成功合成了一种HEMAP改性的新型减水剂。水泥净浆流动度试验结果表明,PCE-YHEMAP具有良好的分散性和分散保持性。TGA、TOC分析表明,PCE-Y-HEMAP对含钠长石粉水泥分散保持性较好的原因是减水剂分子吸附在钠长石骨架折陷结构之间吸附性较强、吸附量较少。另外,吸附在钠长石表面的减水剂由于空间位阻作用,对水泥颗粒有一定的分散作用,适应性较好。     

改性聚醚型聚羧酸减水剂合成及流动性能的研究

以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、马来酸酐(MA)、过硫酸铵(APS)为原料,合成了改性聚醚型聚羧酸减水剂,然后测定其流动性能。结果表明,聚醚型聚羧酸减水剂的最佳合成参数为反应单体摩尔比TPEG∶MA∶AMPS=1∶2∶3,引发剂用量为单体质量的4%,固含量为30%,反应时间为5 h,反应温度为80℃;当折固掺量为0.1%减水剂,水灰比为0.35时,水泥的净浆流动度可以达312 mm。由于将MA、AMPS和TPEG聚合,TPEG中存在醚键提供了较厚的亲水性立体保护膜,使得水泥粒子有稳定的分散性,故合成的聚醚型聚羧酸减水剂具有优良的性能。     

减水剂在粉煤灰水泥浆体中的吸附及其流变性能影响

针对减水剂—粉煤灰体系的相互作用与分散特性开展研究,通过采用不同性质的粉煤灰和减水剂,研究了减水剂在水泥等胶凝颗粒上的吸附量、zeta电位等界面化学性质,并且测定了不同系统的屈服应力和塑性黏度等流变特性,建立了减水剂吸附量、zeta电位和水泥浆体流变参数之间的关系。试验结果表明:高效减水剂在粉煤灰颗粒表面的吸附规律与水泥颗粒完全不同。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,其吸附能力随粉煤灰密度和颗粒大小差异较大。对于粉煤灰水泥浆体,其流变参数变化与减水剂吸附量关系较小,主要受粉煤灰技术性质的影响。由于粉煤灰表面动电位绝对值远高于掺入减水剂的硅酸盐水泥颗粒表面动电位绝对值,因此其自身具有颗粒分散趋势,及粉煤灰颗粒自身具有增加水泥浆体流动能力的能力。硅酸盐水泥和粉煤灰颗粒吸附萘系减水剂的能力大于吸附聚羧酸盐减水剂的能力。     

双子季铵盐改善聚羧酸减水剂对黏土的敏感性能

针对黏土对含聚羧酸系减水剂水泥浆体流变性能的负面影响,以三乙胺分别与1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷和对二溴苄反应合成了3种阳离子双子季铵盐(分别标记为KN1,KN2和KN3),并将其与聚羧酸盐减水剂RS-1复配.KN1,KN2和KN3的分子结构采用傅里叶红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(~1H NMR)测试和证实.双子季铵盐和减水剂复配体系的抗泥效果通过测定水泥净浆流动度进行评价.同时,综合运用X射线衍射(XRD)、水接触角和总有机碳(TOC)等表征手段,考察了双子季铵盐和减水剂复配体系对水泥分散、亲疏水性和吸附性能的影响.结果表明:当蒙脱土的含量为3%(质量分数)时,KN1,KN2和KN3均可显著提高水泥净浆的流动度,并能保持良好的稳定性,且KN3表现出更优异的抗泥性能.     

利用交联型功能单体制备抗泥型聚羧酸减水剂的研究

利用实验室合成的交联型功能单体制备出一种抗泥性能优异的聚羧酸减水剂。分别用FTIR、净浆流动度和XRD测定减水剂的微观结构、抗泥性能和蒙脱土吸附减水剂后的层间距。通过调整功能单体与甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)的比例来获得减水剂的最佳抗泥效果,确定最佳配比为:功能单体30g、HPEG355g,此时水泥浆体1h流动度为207㎜。经普通减水剂和实验合成的聚羧酸减水剂分别处理过的蒙脱土层间距为1.40nm和1.32nm,证明实验制备的减水剂可以有效减少插层吸附,提高抗泥性能。     

改性蒙脱土及在水泥基中的应用研究

蒙脱土作为典型的层状纳米材料，具有独特的晶体结构，且化学稳定性、阳离子交换性、吸水性和分散性等性能较好，蒙脱土的加入会使原材料的性能发生改变。蒙脱土在不同体系应用时具有一定局限性，需对蒙脱土进行相应的改性。蒙脱土应用到水泥建筑材料中会对水泥基耐久性等产生一定影响，通过有机改性蒙脱土可以更好地适应水泥基材料的多种需求。介绍了改性蒙脱土的制备和应用研究进展；重点对有机改性蒙脱土及其在水泥基中的应用进行了综述；提出了对蒙脱土在水泥中应用的展望。     

聚羧酸减水剂的温度依赖性

在三个温度(5℃、20℃、30℃)条件下,采用净浆流动度和总有机碳分析仪测量有机碳的方法评价了两种具有不同接枝方式的聚羧酸减水剂(P-酯减水剂和P-醚减水剂)在水泥体系中的分散性能和吸附性能,并系统讨论了吸附量与分散性能之间的关系.试验结果表明:P-酯减水剂的初始分散性能受温度的影响较大,P-醚减水剂的持续分散能力与温...     

新型聚羧酸系保坍剂的合成与性能研究

根据减水剂的“吸附-分散”作用机理,通过一步法使改性聚醚与不饱和羧酸共聚,在引入阴离子表面活性基团的条件下,制备出一种具有羧基、羟基、磺酸基等阴离子活性基团的高性能聚羧酸保坍剂.通过对掺加该聚羧酸保坍剂进行水泥净浆流动度试验、水泥适应性试验、混凝土应用性能试验以及对其进行红外光谱分析,测试聚羧酸保坍剂的性能.     

功能单体对聚羧酸减水剂性能的影响

采用自由基聚合法,以丙烯酰胺（AM）、N,N二甲基丙烯酰胺（DMAA）和2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（AMPS）作为功能单体,以不同摩尔比替代聚羧酸减水剂合成过程中小分子单体丙烯酸（AA）,合成一系列带有不同官能团的聚羧酸减水剂.采用傅里叶红外表征了减水剂的分子结构,通过测试掺有减水剂的水泥净浆流动度、减水剂在水泥浆体中的吸附量、水泥浆体的zeta电位及水泥水化热曲线,来研究不同主链官能团对减水剂各项性能的影响.结果表明：功能单体AM,DMAA,AMPS完全代替AA后,所合成的减水剂对水泥浆体的减水分散能力均有所减弱,甚至完全丧失;减水剂分子链所带负电荷越多,其在水泥浆体中吸附量越大;—SO-3对减水剂在水泥表面的吸附能力贡献小于—COO-,这主要是—COO-与Ca2+较强的络合作用所致;羧基是减水剂对水泥水化进程起到延缓作用的关键因素.