硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥浆体流动性及水化进程的影响

通过自由基聚合法,利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)部分或完全取代聚羧酸减水剂合成过程中的丙烯酸(AA)单体,合成了硅烷改性聚羧酸减水剂。研究了硅烷改性聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为以及对水泥浆体分散性能的影响,并研究了硅烷改性聚羧酸减水剂对水泥水化进程的影响。结果表明:硅烷部分取代丙烯酸可提高聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,提高了水泥浆体流动度;相对于传统聚羧酸减水剂,可更大程度延缓水泥水化进程,但可提高水泥3 d水化程度;而硅烷全部取代丙烯酸,聚羧酸减水剂对水泥吸附、分散性能下降,对水泥水化延缓程度增强,对水泥水化程度无提高效果。     

磷酸盐与聚羧酸减水剂竞争吸附机理

本文通过ICP测定三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸钠在水泥颗粒表面的吸附量,采用TOC分析了水泥颗粒表面对聚羧酸减水剂吸附量的影响规律,同时结合水化热、XRD及水泥浆体流动性的经时变化,研究了磷酸盐与聚羧酸减水剂共同作用下普通硅酸盐水泥的水化历程。结果表明:磷酸盐和聚羧酸减水剂复合体系中,一方面,磷酸盐、聚羧酸减水剂被吸附在未水化水泥颗粒表面,磷酸盐与聚羧酸减水剂之间存在竞争吸附,造成总吸附量减少,但吸附层厚度增加,显著影响减水剂分散性。另一方面,由于吸附层的存在而阻止自由水分子靠近,抑制水泥水化,延缓了放热峰,阻碍了水化反应。在水化的最初阶段,由于磷酸盐的缓凝作用,使得水化过程中自由水和聚羧酸减水剂的消耗减慢,缓凝效果为六偏磷酸钠三聚磷酸钠磷酸二氢钠磷酸钠。随着吸附时间的延长,在磷酸盐与聚羧酸减水剂二元体系中,由于竞争吸附造成对PC的吸附量低于单独聚羧酸减水剂体系的现象得到改善,研究结果可为磷酸盐与聚羧酸减水剂的相容性研究提供参考。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性能的影响

研究了硫酸盐类型及含量对掺有聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度、砂浆扩展度的影响,以及对浆体粘度和浆体液相溶液表面张力的影响.研究表明:易溶性硫酸盐K2SO4、Na2SO4对水泥浆体分散性能的负面影响比二水石膏大,但有适量易溶性硫酸盐存在时,SO2-4快速溶解于浆体液相溶液中,减少水泥颗粒和水化产物对聚羧酸减水剂分子的包裹和消耗,降低液相溶液表面张力,增加表面活性,提高微引气作用,有利于提高聚羧酸减水剂的分散性.     

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.     

葡萄糖酸钠对萘系高效减水剂塑化水泥浆体流动性的影响(英文)

研究了掺萘系高效减水剂浆体中同时掺入葡萄糖酸钠时,对水泥浆体流动性和流动性损失的影响。适量的葡萄糖酸钠可显著提高浆体初始流动度,并降低流动度损失。采用紫外分光光度计、zeta电位仪、X衍射仪和扫描电子显微镜测试了浆体对萘系高效减水剂的吸附量、水泥颗粒表面电位、水化产物钙矾石X衍射峰值强度和微观形貌。结果表明:在同等萘系高效减水剂掺量下,葡萄糖酸钠延缓了钙矾石的生成,并与萘系减水剂在水泥颗粒表面形成竞争吸附,导致了水化过程中萘系高效减水剂消耗量的降低,增加了高效减水剂在水泥颗粒表面的有效吸附量。     

碱金属硫酸盐与减水剂对水泥浆体抗泌水能力的影响

通过测量水泥浆体的zeta电位,研究了碱金属硫酸盐对掺有萘系或聚羧酸减水剂的水泥浆体内自由溶液量的影响规律,以及碱金属硫酸盐和减水剂掺量对水泥浆体的保水能力和水泥颗粒之间作用力的影响,并讨论了浆体抗泌水能力变化的机理。结果表明:萘系减水剂和聚羧酸减水剂的加入都会降低浆体的自由溶液量,增加浆体保水能力;但在超过饱和掺量后,萘系减水剂会引起浆体内部吸附水量降低,对浆体产生不利影响,聚羧酸减水剂则没有类似作用。当水泥浆体中掺入碱金属硫酸盐时,聚羧酸减水剂受到的影响要显著小于萘系减水剂。在掺有减水剂的水泥浆体中,掺入适量的碱金属硫酸盐可以提高浆体的保水能力,降低泌水风险。萘系减水剂对应的碱金属硫酸盐最佳掺量约为2.7%SO3当量,聚羧酸减水剂则为2.5%SO3当量。碱金属硫酸盐通过快速溶出硫酸根离子,影响水泥颗粒表面电荷特性,进而影响浆体的抗泌水能力;溶解速率较慢的二水石膏没有类似作用。     

碱含量对新拌水泥浆体流变性能的影响

通过外掺硫酸钾的方式来调整不同矿物组成水泥中的碱含量,研究了碱含量对水泥/聚羧酸减水剂体系的流动度及流变性能的影响,分析了水化初期水化产物的物相、形貌及化学组成,测定了不同碱含量条件下水泥对聚羧酸减水剂的吸附量。结果表明:碱含量增加,新拌水泥浆体的流动度减小,屈服应力与塑性黏度增大。低铝酸三钙(C_3A)含量水泥的流变性能对碱含量的变化更为敏感,外掺硫酸碱对浆体流变性能的影响程度大于熟料中固溶的碱。水泥中高的碱含量抑制了水化初期钙矾石的生成,过渡性水化产物钾石膏生成量增加,尤其是低C_3A含量的水泥浆体中迅速出现大量板状钾石膏晶体,导致其流变性能急剧下降。碱含量增加,水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量增加,低C_3A含量的水泥对聚羧酸减水剂的饱和吸附量增加尤为明显。     

柠檬酸与聚羧酸减水剂在高贝利特硫铝酸盐水泥中的复合效应

研究了柠檬酸复合聚羧酸减水剂(PCE)对高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥浆体的净浆流动度、凝结时间和胶砂强度的影响,发现柠檬酸复配PCE显著延长了HB-CSA水泥的凝结时间,降低了水泥的初始流动度和早期强度,对水泥后期强度无不良影响.通过水泥水化微量热仪、X射线衍射分析仪和扫描电子显微镜对两者复配延缓HB-CSA水...     

减水剂对水泥浆体流变参数影响的数学分析

水泥浆体流变参数是衡量减水剂(SPs)对水泥颗粒分散能力的一种方法.依流变曲线中回滞圈面积的大小可判断减水剂破坏水泥浆体絮凝结构能力的大小.本文采用旋转粘度计测定不同转速下水泥浆体的流变参数,得出回滞圈,采用最小二乘法和线性回归方法计算回滞圈面积.结果表明:氨基磺酸盐减水剂(AS)的面积最大,为73836 Pa·s-1,其次是萘系减水剂(PNS),为10555 Pa·s-1,再次是脂肪类减水剂(FAS),为7635 Pa·s-1,酯类聚羧酸减水剂(PCB)和醚类聚羧酸减水剂(PC)的面积分别为256 Pa·s-1和158 Pa·s-1.计算结果与实际减水率大小一致,为分析各减水剂减水率大小提供理论依据.     

分次加入不同缓凝剂与聚羧酸减水剂二元体系保坍性的研究

本文针对混凝土坍落度损失的问题,通过测定聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠、麦芽糊精和蔗糖的吸附量,研究了分次加入聚羧酸减水剂与缓凝剂二元体系对水泥浆体流动性、混凝土坍落度及坍落度经时变化,揭示了分次加入条件下,缓凝剂对聚羧酸减水剂与缓凝剂二元体系性能的影响规律.结果表明:不同缓凝剂在水泥颗粒表面的吸附能力为:葡萄糖酸钠＞麦芽糊精＞蔗糖,并且分次加入条件下,缓凝剂对聚羧酸减水剂与缓凝剂二元体系作用的水泥浆体流动性的影响效果为:葡萄糖酸钠＞麦芽糊精＞蔗糖;影响水泥浆体流动性的主要原因不是水泥早期水化;分次加入聚羧酸减水剂与缓凝剂二元体系能显著提高水泥净浆的流动性和改善混凝土的坍落度损失,其中聚羧酸减水剂和葡萄糖酸钠二元体系作用效果最佳.     

水泥浆体体系ζ-电位探究

本文通过电泳法系统测定了水泥浆体体系的ζ-电位,研究了实际工程应用中,对水泥浆体性质影响较大、实际可控的五个因素对水泥浆体ζ-电位的影响规律.研究证明:水化时间,掺合料对水泥浆体的ζ-电位影响不大;低水灰比时,水泥浆体中电解质离子浓度较高;聚羧酸减水剂能有效提高水泥颗粒表面ζ-电位,但聚羧酸减水剂对ζ-电位的影响不如萘系减水剂的大;适量硫酸盐可提高掺聚羧酸减水剂的水泥浆体ζ-电位,增加水泥颗粒间静电斥力,对水泥浆体的分散性和流动性有利.实验结论对研究水泥浆体的介电性质、流变性能及水泥与减水剂的分散性具有较高的理论参考价值.     

聚羧酸减水剂官能团及分子结构影响水泥初期水化浆体温升的研究

以水泥初期水化浆体的温度升高多少为依据,研究了合成聚羧酸减水剂的羧基、磺酸基、羟酯基等各官能团及其比例,聚醚支链的长短,减水剂分子量大小等因素对水泥水化浆体温升的影响.结果表明:聚羧酸减水剂分子结构中羧基含量增加,羟酯基与羧基物质的量比为1:1.5～2.0时,水泥水化浆体温升峰显著降低,温升峰出现的时间明显延长;磺酸基含量小于50%时,促使水泥水化,温升峰升高;羟酯基对水泥水化基本无影响;支链聚合度为20时,水泥水化浆体温升峰最低;分子量在一定范围内的聚羧酸减水剂能很好的抑制水泥水化浆体的温升.     

减水剂与低硫酸盐含量水泥的相容性

研究了硫酸盐含量不超过2.00%的胶凝材料中,硫酸盐含量变化对减水剂与胶凝材料相容性的影响规律及微观机理。通过测定0.39%～3.00%硫酸盐含量的浆体在相同流动度下的水胶比和减水剂掺量,确定硫酸盐含量降低对减水剂作用效果的影响规律。研究了减水剂的吸附行为和硫酸盐含量低于2.00%的水泥浆体早期水化产物的变化情况。结果表明:当水泥浆体中硫酸盐含量低于1.50%时,浆体硫酸盐含量的降低使水泥早期生成大量Ca(OH)2,新拌浆体Zeta电位显著提高,增加了减水剂的吸附量和早期水化产物对减水剂分子的包裹与吞噬作用。硫酸盐含量降低对低电荷密度的聚羧酸减水剂影响较小,因此,当胶凝材料中硫酸盐含量低于2.00%时,应尽量选取低电荷密度的聚羧酸减水剂,以避免相容性问题的出现。     

不同聚醚类聚羧酸减水剂对水泥水化的影响

不同区域的水泥、外加剂有各自地域特性,普遍存在聚羧酸减水剂与水泥的相容性的问题.采用异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酸(AA)为聚合单体、在引发剂(双氧水、抗坏血酸)的作用下、协同链转移剂(巯基乙酸)调整聚羧酸减水剂分子量,在水溶液中自由基聚合合成聚醚类聚羧酸减水剂.通过两种不同配方的聚醚类聚羧酸减水剂,比较不同配方减水剂与不同区域水泥的相容性,考察不同聚羧酸对水泥水化历程的影响,诠释减水剂的作用机理.     

聚羧酸减水剂与水泥-粉煤灰胶凝体系的相容性研究

采用水泥浆体流动性的实验方法,通过测量浆体流动度和观察实验现象评价高效减水剂与水泥以及粉煤灰的相容性。经过测试,聚羧酸减水剂与水泥的相容性好,并且粉煤灰对减水剂与水泥的相容性具有改善作用。聚羧酸减水剂在水泥浆体上有饱和点和离析点。各条减水剂掺量-浆体流动度曲线之间有一定的相关性。60min流动度的经时损失较30min更能反映减水剡与水泥的相容性。     

硫酸盐对萘系减水剂与水泥相容性的影响

通过改变水泥浆体中的硫酸盐含量,以及调整萘系减水剂的掺量,观察水泥浆体的流动性和流动性经时损失的变化,由此确定萘系减水剂的饱和点。同时测定水泥浆体的水化放热,确定水泥浆体中硫酸盐含量对水泥和萘系减水剂相容性的影响。结果表明:减水剂掺量和水泥中硫酸盐的含量共同影响水泥浆体的流动度。掺加适量的硫酸盐可降低水泥的水化热,延缓水泥的水化反应,提高萘系减水剂与水泥的相容性,减少流动性经时损失。当水泥浆体中有适量萘系减水剂存在时,硫酸盐的作用更明显。     

炭粉对聚羧酸系减水剂与水泥相容性的影响

以炭粉模拟研究聚羧酸系减水剂对与水泥相容性的影响,测定了炭粉对水泥净浆流动性能、流变性能及吸附性能的影响,同时提出了炭粉对聚羧酸系减水剂的吸附模型。结果表明:(1)当炭粉含量为3%时,掺聚羧酸系减水剂的水泥浆体相容性不良;(2)炭粉可增大水泥净浆的粘度及屈服应力;(3)炭粉可使浆体由触变性立即转变为反触变性;(4)当减水剂平衡浓度≤3 g/L时,炭粉对减水剂的吸附为单分子层吸附,符合Langmuir吸附模型。     

萘系高效减水剂对HBC和PC水泥浆体流变性的影响

用旋转粘度计法研究了掺加萘系高效减水剂的高贝利特水泥(HBC)和硅酸盐水泥(PC)浆体的流变性能。研究表明,不掺高效减水剂的HBC和PC浆体流变模式符合宾汉塑性模式τ=τ0+μp·γ,而掺加1.0%萘系高效减水剂后的HBC和PC水泥浆体趋向于符合更简单的流体模式即牛顿流体模式τ=μp×γ。在不同的剪切速率以及不同的水灰比下掺加或不掺加高效减水剂的HBC水泥浆体的剪切应力都明显低于PC,说明HBC水泥浆体的流动性明显优于硅酸盐水泥,即在相同的条件HBC水泥浆体的流动度大于PC水泥浆体的流动度,使得HBC水泥比PC水泥表现出更优异的工作性。水泥浆体中萘系高效减水剂有一个最佳掺入范围,对本试验中涉及的HBC而言大约在0.8%～1.2%之间,PC大约在1.0%～1.5%之间,在这个范围内高效减水剂可以发挥出它的最大减水作用。     

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。     

聚羧酸减水剂支链密度对水泥水化行为的影响

以聚乙二醇单甲醚((-M)n=750)与丙烯酸为单体,通过酯化反应合成聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯大分子单体.用此种大分子单体与烯丙基磺酸钠和不同摩尔比例的丙烯酸在引发剂过硫酸铵的作用下,制备了五种带有聚醚不同支链密度的聚羧酸减水剂.比较了不同支链密度的聚羧酸减水剂对水泥净浆、砂浆性能的影响,以及对水泥浆体水化的影响.结果表明:随着聚氧乙烯基支链密度的增大,水泥净浆流动度增大,分散效果增强,分散保持性增强,且当n(-COOH)∶ n(-OC_2H_4-)为1∶ 1时效果最好;减水率都较高(超过24%),且当n(-COOH)∶ n(-OC_2H_4-)为1∶ 1时高达28.5%.掺加此种比例的减水剂后水泥水化速度提高,水泥砂浆3 d、7 d、28 d抗折、抗压强度明显高于空白样(不掺减水剂的水泥).硬化浆体的SEM和XRD分析也显示聚羧酸减水剂的引入可以加速水泥水化速度,提高水泥砂浆强度.