石膏减水剂作用机理研究

系统研究了萘系FDN(β-naphthalene sulfonie acid type),多羧酸系HC(polycarboxylate type),两种不同类型减水剂在石膏表面的吸附特性、界面结构、分散作用及其稳定性,以及减水剂对石膏水化进程、硬化体微结构的影响。根据性能测试结果,探讨了石膏减水剂作用机理。结果表明,减水剂吸附改变了石膏颗粒界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。直链型FDN为平躺吸附,其分散作用主要为依赖于ξ电位的静电斥力,ξ电位则决定于石膏表面首层吸附量;接枝共聚型多羧酸减水剂为梳状吸附,其分散作用为空间位阻与静电斥力协同作用;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的稳定性较差,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;减水剂对石膏水化进程、水化产物形貌影响甚微,但可明显改善硬化体孔结构,使孔隙率降低,孔径细化。     

聚羧酸减水剂对α-半水脱硫石膏的水化进程及其硬化体微结构的影响

采用扫描电镜、压汞测孔仪等微观分析方法,结合宏观物理力学性能实验,测试了加入聚羧酸减水剂后α-半水脱硫石膏的水化温升、水化率、硬化体的强度、孔结构以及显微结构,并研究聚羧酸减水剂对α-半水脱硫石膏水化硬化性能的影响。结果表明,聚羧酸减水剂对石膏水化进程影响较小;在一定的掺量内,聚羧酸减水剂能大幅提高石膏硬化体强度,改善硬化体孔结构,降低石膏孔隙率,细化孔径,这是聚羧酸减水剂提高α-半水脱硫石膏硬化体强度的内在原因。     

以脱硫石膏作缓凝剂的水泥及其与高效减水剂的适应性研究

对用脱硫石膏作缓凝剂的水泥的各项性能及其与三种高效减水剂的适应性进行研究，结果表明，与天然石膏相比，脱硫石膏用作水泥缓凝剂，能够提高水泥的强度，增大水泥比表面积，水泥的净浆流动度经时损失比较大，用其配制的混凝土坍落度及扩展度经时损失也较明显。     

聚羧酸系减水剂的制备及性能研究

在水溶液中,以活性单体聚合法合成了一种含羧基、磺酸基、聚氧乙烯基等功能基团的聚羧酸系减水剂,原料配比MAS∶AA∶PA=1∶3∶1,反应时间3 h,温度90℃,引发剂用量2%。该减水剂在建筑石膏中掺量为0.7%时,减水率可达18.7%,且可以抑制建筑石膏流动度经时性损失,还同时提高硬化体的强度。静电斥力和空间位阻效应的协同作用是减水剂在建筑石膏中的主要作用。     

聚羧酸系减水剂的制备及性能研究

在水溶液中,以活性单体聚合法合成了一种含羧基、磺酸基、聚氧乙烯基等功能基团的聚羧酸系减水剂,原料配比MAS∶AA∶PA=1∶3∶1,反应时间3 h,温度90℃,引发剂用量2%。该减水剂在建筑石膏中掺量为0.7%时,减水率可达18.7%,且可以抑制建筑石膏流动度经时性损失,还同时提高硬化体的强度。静电斥力和空间位阻效应的协同作用是减水剂在建筑石膏中的主要作用。     

半水石膏含量对水泥与外加剂相容性的影响

研究了水泥中半水石膏含量变化对水泥与萘系、密胺和脂肪族等五大类减水剂的相容性影响。结果证明，水泥中半水石膏的含量与水泥对外加剂的相容性关系极为密切，且对于每种减水剂均有最佳掺量点。当半水石膏含量占石膏总量25％-50％时，水泥浆体的经时损失变化较小，初始流动度达到最大值。     

化学外加剂对铝酸盐水泥流动性和强度的影响

本文研究了萘系高效减水剂、聚羧酸高效减水剂及碳酸锂三种化学外加剂对铝酸盐水泥净浆流动度、凝结时间和胶砂强度影响.结果表明:两种高效减水剂均可有效地提高铝酸盐水泥的净浆流动度、降低流动度经时损失,并延长水泥的凝结时间,当在减水剂中复掺碳酸锂后水泥净浆的初始流动度扩大、经时损失加大、凝结时间缩短.两种高效减水剂和碳酸锂复合使用均会明显提高铝酸盐水泥的早期强度,但对后期强度的影响规律不同.经吸附量和X-衍射分析测试表明,碳酸锂对高效减水剂有辅助减水效应,而高效减水剂和碳酸锂只是改变了铝酸盐水泥的水化进程,而对水化产物的种类没有影响.     

脱硫石膏用于自流平地坪的应用研究

以脱硫石膏煅烧而成的α型半水石膏为基料,掺加石英砂以及减水剂、缓凝剂、消泡剂等外加剂,成功研制了一种石膏基自流平砂浆;30 min流动度损失＜3mm,抗折、抗压强度达到10.4 MPa和32.3 MPa,拉伸粘结强度达到1.50 MPa,主要技术性能指标均达到JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》标准要求,可...     

减水剂对α半水磷石膏性能影响的研究

实验以α半水磷石膏为研究对象,使用FDN萘系、HC聚羧酸系、SM三聚氰胺系三种不同类型的减水剂对α半水磷石膏进行扩展度、减水率、凝结时间以及力学性能等的影响研究,并通过扫描电镜(SEM)观测了半水石膏水化后晶体形貌的变化.结果表明:上述三种减水剂都对α半水磷石膏有较好的适应性,都改善了α半水磷石膏的物理性能.其中以SM减水剂的作用效果最好,不但具有良好的减水率,而且掺入SM减水剂的石膏试样微观结晶结构表现最为良好,对α半水磷石膏的力学性能提高最为显著.     

减水剂对阿利特-硫铝酸盐水泥适应性的研究

研究了高效减水剂对阿利特-硫铝酸盐水泥的饱和点、水泥浆体的流动度及流动度经时损失的影响。结果表明,对于阿利特-硫铝酸盐水泥,萘磺酸盐高效减水剂的饱和点掺量明显高于聚羧酸盐和氨基磺酸盐高效减水剂;不同高效减水剂对阿利特-硫铝酸盐水泥浆体的流动度及流动度经时损失的作用效果亦不同,聚羧酸盐高效减水剂最好,氨基磺酸盐次之,萘磺酸盐较差;阿利特-硫铝酸盐水泥中掺加矿物掺合料可以改善其与减水剂的适应性,矿物掺合料掺量越大,水泥净浆的流动度越大,流动度经时损失越小,矿渣粉的作用效果优于粉煤灰。     

面层自流平材料的制备与性能研究

研究了铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏复合胶凝体系对自流平材料性能的影响以及渗透型液体硬化剂对材料表面的改性作用,采用XRD、TG-DSC和SEM分析了胶凝体系的水化产物.结果表明:在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系中,随着硅酸盐水泥掺量的增加,砂浆流动度经时损失逐渐扩大,凝结时间缩短,干缩率增大,各龄期强度均有所降低,但1～3d和3～28 d强度增长幅度更大.在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元胶凝体系中,增加α-半水石膏的掺量可促进砂浆凝结硬化,减小干燥收缩率,提高早期强度,但后期强度的增幅有所减小;增加硅酸盐水泥掺量会使砂浆流动度经时损失显著加大,凝结时间缩短,早期强度无明显变化,后期强度增幅较大.在自流平材料表面涂刷硬化剂可有效提高其耐磨性,减少干燥失水率.水化铝酸钙的微观形貌不规则,其XRD衍射峰不显著.在三元胶凝体系的水化产物中,存在着大量真棒状的钙矾石和六方片状的单硫型水化硫铝酸钙.     

聚羧酸减水剂对矿渣水泥性能影响的研究

将自制聚羧酸减水剂按照一定掺量掺入到不同配比的矿渣水泥中,比较了聚羧酸减水剂对不同矿渣掺量水泥的初始流动度、流动度经时损失、减水率、抗压与抗折强度以及凝结时间的影响,利用SEM技术对矿渣水泥水化产物的形貌进行表征.     

不同减水剂对高强石膏浆体工作性的影响与作用机理

采用旋转流变仪、微量热仪、环境扫描电子显微镜(ESEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析测试方法,系统研究了萘甲醛磺酸盐(NFS)、磺化三聚氰胺甲醛(SMF)和聚羧酸(PC)三种减水剂对高强石膏浆体流变和凝结性能的影响规律和作用机理。结果表明,三种减水剂对高强石膏浆体流动度提升的大小顺序为PC＞SMF＞NFS。减水剂的分散作用促进了半水石膏的溶解,但延缓了二水石膏的析晶成核,同时会使浆体产生分层离析和剪切增稠现象。在饱和掺量下,NFS延缓了二水石膏的析晶成核,但促进了二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,因此对浆体早期水化和凝结时间影响不大;SMF不影响二水石膏的析晶成核,但可以促进二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,从而加速浆体早期水化进程并使凝结时间显著缩短;PC会同时阻碍二水石膏晶体的成核和生长发育,因而会大幅延缓浆体早期水化进程,使凝结时间线性增加。     

氨基磺酸单环芳烃型高效减水剂的制备及其在水泥颗粒表面的作用机理

以对氨基苯磺酸钠、苯酚和甲醛等为原料合成出了氨基磺酸单环芳烃型(AS)高效减水剂,研究了反应单体的摩尔比以及工艺参数对AS高效减水剂对水泥颗粒分散效果的影响。运用现代测试分析方法(IR、GPC)对合成出的氨基磺酸单环芳烃型(AS)高效减水剂进行了官能团和相对分子质量分布的表征,从氨基磺酸单环芳烃型(AS)高效减水剂的表面张力、起泡能力和ξ电位以及其稳定性等方面研究了AS高效减水剂在水泥颗粒表面的作用机理,研究表明静电斥力和空间位阻效应和润滑作用、润湿作用的共同作用,使AS单环芳烃型高效减水剂对水泥颗粒有更好的分散能力和很好的保持性。     

脱硫灰/脱硫石膏作为水泥缓凝剂的水化行为

研究了脱硫灰和脱硫石膏对熟料、纯相C_3A和C_4AF水化放热特性及水化产物矿物组成的影响。结果表明:水化过程中,脱硫灰和石膏均会与水泥的矿物成分作用形成钙矾石等,对水泥起到缓凝作用;同时,由于脱硫灰中半水亚硫酸钙的溶解速率低于石膏,使得脱硫灰与纯相作用时间延缓,并生成类水化硫铝酸钙和水铝钙石等,是脱硫灰具有更强缓凝作用的原因。     

纳米Cu分散稳定性能影响因素及作用机理研究

鉴于粉体分散对纳米流体强化传热具有重要意义,通过测定纳米Cu-水悬浮液的Zeta电位和吸光度,探讨了不同pH值、不同分散剂种类及质量分数对纳米Cu-水悬浮液分散稳定性的影响,并分析其作用机理。结果表明:Zeta电位绝对值与吸光度有良好的对应关系,Zeta电位绝对值越高,吸光度越大,则体系分散稳定性越好;pH值、分散剂种类及加入量是影响纳米Cu-水悬浮液分散稳定性的主要因素。pH值为9.5左右时,体系Zeta电位绝对值和吸光度较高,相应分散稳定性较好。CTAB和SDBS能显著提高水溶液中Cu表面Zeta电位绝对值,增大了颗粒间静电排斥力,改善了悬浮液稳定性,而TX-10通过空间位阻在颗粒表面形成良好的水化膜,提高了Cu在水溶液中的分散稳定性。在质量分数为0.1%的纳米Cu-水悬浮液中,TX-10,CTAB,SDBS 3种分散剂加入质量分数分别为0.43%,0.05%,0.07%时,均能得到分散稳定的悬浮液体系。     

SP炉窑灰对水泥与减水剂相容性影响的研究

研究了不同掺量的SP炉窑灰对水泥与萘系减水剂、氨基磺酸盐减水剂和聚羧酸盐减水剂的相容性的影响,同时还探讨了石灰石对水泥与萘系减水剂相容性的影响。结果表明,掺适量SP炉窑灰的水泥与萘系减水剂的相容性良好,水泥浆体初始流动度大,无泌水、聚结等现象,但与氨基磺酸盐减水剂和聚羧酸盐减水剂的相容性较差,分别表现为初始流动度低和泌水、聚结现象严重;掺加石灰石的水泥净浆初始流动度增大,流动度经时损失减小。     

矿物组成对阿利特-硫铝酸盐水泥与减水剂适应性的影响

测试了在掺高效减水剂的情况下不同矿物组成的阿利特-硫铝酸盐水泥浆体的流动度及流动度经时损失。结果表明：不同矿物组成的阿利特-硫铝酸盐水泥对高效减水剂的适应性有明显差异,C3S含量较高的水泥与减水剂的适应性较好,而熟料中C4A3S含量提高,其水泥与减水剂的适应性变差;在不同矿物组成的阿利特-硫铝酸盐水泥中掺加所选择的三种高效减水剂,其水泥浆体的流动度和流动度经时损失均表现出相同的变化趋势,但作用效果有较明显差异,聚羧酸盐减水剂作用效果最好,氨基磺酸盐减水剂次之,萘磺酸盐减水剂效果较差。     

丁二酸对水热合成α-半水脱硫石膏微晶形貌及力学强度的影响

为提高脱硫石膏利用率和附加值,采用水热合成法在温度为95 ℃的15%（质量分数）氯化钠溶液中制备高强α-半水脱硫石膏材料,研究了丁二酸掺量对α-半水脱硫石膏转晶行为、物相组成、微晶形貌及力学强度的影响。结果表明,随着丁二酸掺量的增加,α-半水脱硫石膏的诱导成核与晶体生长时间均逐渐增大,转晶时间延长。同时,α-半水脱硫石膏的长径比随着丁二酸掺量的增加而降低,这有利于促进α-半水脱硫石膏水化,提高结构密实性,改善材料的力学性能。其中,掺入0.20%（质量分数）丁二酸时α-半水脱硫石膏的长径比降至1∶1左右,其2 h抗折强度和烘干抗压强度分别提高至5.54 MPa、38.47 MPa。     

半水石膏水化过程中的物相变化研究

对α半水石膏和β半水石膏水化过程中的物相变化进行了实时X射线衍射分析，结果表明两者的最终水化产物皆为二水石膏，但水化速度差异很大。对它们最终水化产物的形态特征进行了电子显微镜图象分析，结果显示出β半水石膏水化而成的二水石膏粒度较小且多成长柱状或针柱状；而由α半水石膏水化而成的二水石膏多成短柱状且粒度较粗。在此基础上对其水化机理进行了分析，认为造成这一差异的主要原因是两种半水石膏的结晶度及结晶粒度不同，这与其生产制备工艺过程有关。