微波作用下β-环糊精改性酰胺型聚羧酸减水剂的制备及性能研究

β-环糊精为大体积立体空腔构型,兼具外缘亲水、内腔疏水特性,经马来酸酐酯化改性后,结合酰胺型聚羧酸减水剂高性能优势,采用微波辐射技术制备出含β-环糊精侧基的酰胺型聚羧酸减水剂。通过水泥净浆流动度测试表明,在pH值7~11之间β-环糊精改性酰胺型聚羧酸减水剂(MPC)具有较好的耐碱性质;与无β-环糊精侧基的酰胺型聚羧酸减水剂相比,MPC在水泥颗粒表面吸附性强,当掺量为4 g/L时,体系Zeta电位绝对值达41.2 mV,具有较好的静电斥力效应,产品分散性能良好,且减水剂掺量0.5%时,砂浆减水率为34.3%;经MPC性能测试表明,β-环糊精改性酰胺型聚羧酸减水剂兼有缓凝和高效减水效能,与空白样相比,掺量0.3%、0.5%对应的7、28 d抗压强度分别增强了24.6%、37.2%、30.5%、31.4%,说明减水剂对水泥试块后期强度增强显著;并借助红外光谱和扫描电镜技术,依据减水剂分子构效原理,探究了减水剂相关作用机理,以为后期高性能聚羧酸减水剂的开发提供理论基础。     

季铵盐型黏土抑制剂的合成与性能研究

通过亲核取代反应,以β-环糊精(β-CD)和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTAC)为主要原料制备了一种季铵盐型黏土抑制剂。红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H NMR)分析结果表明,β-CD和CHPTAC反应得到了目标产物。水泥净浆流动度测试结果表明:当聚羧酸减水剂(PC)与黏土抑制剂折固掺量分别为0.15%和0.015%时,水泥净浆30 min流动度为257 mm,较仅掺加PC时增大5%;当水泥中内掺1%膨润土时,水泥净浆30 min流动度为181 mm,较仅掺加PC时增大13%,自制黏土抑制剂有效降低了聚羧酸减水剂对黏土的敏感性。     

β-环糊精改性聚羧酸减水剂的制备与抗泥性能研究

利用β-环糊精(β-CD)与异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)形成包合物,并将β-CD引入聚羧酸减水剂侧链,合成β-CD改性聚羧酸减水剂,通过β-CD限制HPEG侧链的分子运动,减小膨润土对聚羧酸减水剂性能的影响。该改性减水剂的合成工艺与常规聚羧酸减水剂相近,无需对β-环糊精进行化学改性。净浆和混凝土试验结果表明,β-CD改性聚羧酸减水剂具有优异的分散性和抗泥效果,当β-CD用量为HPEG质量的5%时,改性聚羧酸减水剂(PCE5)的初始分散性和保坍性受膨润土的影响最小,抗泥效果最佳。     

苯乙烯/环糊精聚羧酸减水剂的制备及抗泥性能研究

在异丁烯醇聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)体系的基础上,通过降低体系酸醚比并引入苯乙烯(ST)及马来酸-β-环糊精(MAH-β-CD)类单元,研制了苯乙烯/环糊精型聚羧酸减水剂。实验结果表明,该材料表现出了良好的抗泥性能,当膨润土掺量为2%,减水剂折固掺量为0.16%时混凝土减水率仍可达27.7%,60 min内坍落度基本无损失。     

聚羧酸减水剂复合无碱速凝剂对水泥浆体凝结时间和早期强度的影响

研究了不同聚羧酸减水剂与自制无碱液体速凝剂复合后对水泥浆体凝结时间与早期强度的影响。结果表明:当无碱速凝剂掺量为水泥质量的6%时,复合推荐掺量的不同类型减水剂会显著延缓水泥净浆的凝结时间;当速凝剂掺量提高至7%时,凝结时间会缩短-延长。掺入市售聚羧酸减水剂的水泥净浆在静置30、60 min后再加入速凝剂,与同掺减水剂和速凝剂的水泥净浆相比,凝结时间延缓明显;但采用复合了保坍组分的自制聚羧酸减水剂再加入速凝剂,对水泥浆体的凝结时间影响不大。添加自制聚羧酸减水剂还会对掺无碱速凝剂水泥砂浆的1 d强度有一定的提高。     

β-环糊精类聚羧酸减水剂的抗泥性能研究

本文作者合成了含有β-环糊精基团的聚羧酸减水剂(PCD-1),并对其抗泥性能进行了详细研究。研究表明,在砂含泥量为6.0%时,掺PCD-1的水泥净浆仍然具有一定的流动性,而对比样品已经完全丧失减水分散能力;当砂含泥量从0.5%增至3.0%时,PCD-1的掺量增幅变小,数据表明PCD-1具有极强的抗泥能力。吸附试验证实,泥对PCD-1的吸附量减小,这是β-环糊精类聚羧酸减水剂(PCD-1)抗泥能力增强的主要原因。     

三元体系聚羧酸减水剂的制备与性能

在APEG-AA二元体系聚羧酸减水剂合成的基础上,通过改变单体构成合成了APEG-MMA-AA、APEG-SMAS-AA、APEG-MA-AA、APEG-AM-AA四种三元体系聚羧酸减水剂,并对合成的聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度、相容性、胶砂减水率以及水泥水化速率进行了测试。试验结果表明:5种不同体系聚羧酸减水剂掺量为0.2%时,胶砂减水率分别为37.6%、38.2%、38.5%、39.4%、37.5%,且四种三元体系聚羧酸减水剂对不同品种的水泥表现出较好的适应性。通过掺不同体系聚羧酸减水剂的水泥水化放热速率曲线可知,水化速率的大小顺序依次是APEG-AM-AA体系、APEG-AA体系、APEG-SMAS-AA体系、APEG-MMA-AA体系和APEG-MA-AA体系。APEG-AM-AA体系聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度经时损失较大,APEG-AA、APEG-MMA-AA、APEG-MA-AA以及APEG-SMAS-AA四种体系聚羧酸减水剂控制水泥净浆流动度经时损失的能力较强。     

聚羧酸系减水剂对铝酸盐水泥性能的影响

测定了自制聚羧酸高效减水剂不同掺量对铝酸盐水泥净浆扩展度、凝结时间及胶砂强度的影响,通过扫描电镜测试了水化产物的形貌,对聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥早期结构的作用机理进行了分析。结果表明:使用自制聚羧酸高效减水剂在适宜掺量时能显著提高铝酸盐水泥的净浆扩展度,并且具有良好的扩展度保持性能;标准稠度时,聚羧酸高效减水剂的掺入使铝酸盐水泥净浆的初凝时间略有延长,随掺量的增大会显著延长终凝时间;相同水灰比时,较低掺量聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度影响不大,掺量大于0.6%时,会显著降低铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度,但聚羧酸高效减水剂掺量不同,对铝酸盐水泥胶砂3d抗折强度和抗压强度影响不大。     

不同岩性岩石粉对外加剂的吸附性能研究

通过采用聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂研究了片麻岩石粉、玄武岩石粉、花岗岩石和石灰石粉对减水剂吸附性。结果表明,采用聚羧酸减水剂,花岗岩石粉-水泥胶砂的流动度为79%,片麻岩石粉-水泥胶砂的流动度比为87%,玄武岩石粉-水泥胶砂的流动度比最好为110%;另外不同岩石粉对不同减水剂的适应性不同。     

木质素、聚羧酸及其复配型和共聚型减水剂性能比较研究

将共聚型木质素-聚羧酸系高效减水剂、未聚合木质素磺酸钙的聚羧酸系高效减水剂、木质素磺酸钙和复配型木质素-聚羧酸系高效减水剂的性能进行比较,探讨了四种不同减水剂对水泥水化的影响。结果表明:共聚型木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂可以使木钙中含有使水泥净浆产生闪凝现象的杂质得以减少或消除,使聚羧酸系高效减水剂的保水性提高,且成本远低于聚羧酸系高效减水剂。复配型木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂随掺量增加,水泥净浆强度下降,产生负面叠加效果,共聚型木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂随掺量增加,水泥净浆强度提高,改善了木钙造成水泥净浆强度降低的缺陷。共聚型的木质素磺酸钙-聚羧酸系高效减水剂相对于复配型对硅酸三钙水化有一定的促进作用。     

黏土和石粉含量对聚羧酸减水剂的影响研究

选用聚羧酸减水剂加到水泥净浆中,利用测定水泥、黏土和石粉的吸水性,同时,通过对水泥净浆流动度和抗压强度等性能的研究,探讨黏土和石粉含量(0、0.5%、1%、2%、4%、8%)对掺聚羧酸减水剂的净浆性能影响规律。结果表明:掺减水剂的浆体,随含泥量的增大,其流动度与7、28 d抗压强度均降低。掺减水剂的浆体,随石粉含量的增加,其流动度变化不大;含量小于4%时,试块7、28 d抗压强度基本不变,甚至增大。黏土和石粉同时取代水泥时,其含量小于2%时,对掺聚羧酸减水剂的净浆7、28 d抗压强度影响不大;但当含量超过0.5%,掺聚羧酸的净浆流动度明显下降。     

高效降粘型和消泡型聚羧酸减水剂的合成及性能

采用低温自由基聚合的方法,分别制备了新型降粘型、消泡型聚羧酸减水剂。通过IR测试得到降粘型和消泡型聚羧酸减水剂均成功聚合;降粘型聚羧酸减水剂配制水泥混凝土的倒置坍落度桶排空时间为14 s;消泡型聚羧酸减水剂配制水泥混凝土的含气量仅为0.6%,且结合SEM图证明了其28 d测得的74.5MPa高抗压强度。不同功能型聚羧减水剂适用于不同施工工艺的实际工程,具有良好的应用前景。     

聚羧酸减水剂对水泥适应性的试验研究

通过三种聚羧酸母液按不同比例复配得到不同配方的聚羧酸减水剂,两种水泥分别静置1d和7d,然后用净浆流动度法和砂浆流动度法分别进行试验,考察两种试验方法下不同配方的减水剂与不同静置时间、不同牌号水泥的适应性情况,同时考察不同配方减水剂对舍泥量为6%的水泥的敏感性,得到两种试验方法效果都较好的聚羧酸配方.本文旨在通过净浆流...     

普硅发泡水泥适宜减水剂的研究

以密度约200kg/m3的普通硅酸盐发泡水泥(简称普硅发泡水泥)为对象,首先对萘系、三聚氰胺系、聚羧酸系、氨基磺酸盐系及脂肪族系减水剂与其的相容性进行了研究,在此基础上,考察了减水剂对普硅发泡水泥性能的影响。结果表明:聚羧酸系减水剂与普硅发泡水泥体系的相容性最好,同时减水率最高,最适合在普硅发泡水泥中使用;聚羧酸减水剂的加入,对普硅发泡水泥的力学强度、保温隔热性能及防水性能均具有提升作用,掺量为0.7%(最佳掺量)时,试样28d抗折、抗压强度分别增加了15.8%和15.9%,导热系数和体积吸水率分别降低了8.1%和13.2%。此外对减水剂的消泡机理进行了探讨。     

一种液体无碱速凝剂的合成与性能研究

介绍了一种液态无碱速凝剂的合成方法及技术性能,试验研究了本速凝剂对不同类型水泥和高效减水剂水泥凝结时间和砂浆强度的影响。研究结果表明:本速凝剂对普通硅酸盐水泥和萘系、聚羧酸系高效减水剂具有良好的适应性,当速凝剂掺量为4%时,水泥初凝时间小于4min,终凝时间小于7min,1d抗压强度大于8MPa,28d抗压强度比在85%以上,各项技术指标均达到JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》中合格品等级要求。     

矿物掺合料对水泥与减水剂相容性的影响

减水剂与水泥容易出现相容性不良的问题,而添加适量矿物掺合料有助于改善水泥与减水剂的相容性。该文研究了三种减水剂和粉煤灰、硅灰和矿渣粉与水泥的相容性,通过测定相应时间的水泥净浆流动度表征相容性。通过改变减水剂的种类和掺量,确定了减水剂的最佳掺量(饱和点掺量),改变矿物掺合料的掺量,确定了粉煤灰、硅灰和矿渣粉的最佳掺量。采用TOC法测试了矿物掺合料对聚羧酸减水剂吸附量的影响;采用电声法测定了水泥-聚羧酸减水剂体系浆体的zeta电位,分析了矿物掺合料影响聚羧酸减水剂与水泥相容性的机理。结果表明:两种聚羧酸系高性能减水剂与水泥和粉煤灰、硅灰和矿渣粉的相容性比萘系减水剂效果好,在一定掺量范围内,粉煤灰和矿渣粉能够明显增加水泥浆体的流动度,硅灰显著降低了水泥浆体的流动性,复掺效果较好,矿物掺合料的最佳掺量为:粉煤灰15%,硅灰5%,矿渣粉10%,粉煤灰与矿渣粉有利于增加聚羧酸减水剂的有效吸附量,降低水泥-聚羧酸减水剂浆体的zeta电位,改善水泥浆体的和易性。     

合成工艺对聚羧酸系减水剂性能的影响

对于聚羧酸减水剂的合成,本文研究了合成工艺对于聚羧酸减水剂性能的影响,并且得到分散性能优异的减水剂合成配方和生产工艺过程,而且研究了市场上所关注的高性能减水剂与水泥的复合性能。本研究是以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(又称改性聚醚—TPEG)、丙烯酸(AA)为原料,以5%的双氧水(H2O2)为引发剂,采用原位聚合与接枝的合成方法合成聚羧酸系减水剂。以水泥净浆流动度来进行实验对比,通过调整方案,确定合成聚羧酸减水剂的较优方案:n(TPEG):n(AA)=1:3.27,双氧水掺量为2.0%。最佳合成工艺的反应条件,反应温度为60℃,反应时间为4h~5h。合成的聚羧酸减水剂在低掺量(2.0%,固含量为10%),初始水泥净浆流动度为302mm,30min后298mm。最佳的条件下合成的聚羧酸减水剂水溶液的固含量为40.32%,pH值为7.3。     

聚羧酸减水剂对水泥-高炉矿渣-粉煤灰三元体系性能影响研究

研究了聚羧酸减水剂对水泥-高炉矿渣-粉煤灰三元体系工作性能和水化性能的影响。结果表明,复掺粉煤灰和高炉矿渣的水泥浆体流动度要优于单掺组分,并且粉煤灰与高炉矿渣能够发挥“叠加效应”,促进了复合体系的火山灰反应,生成更多的AFt和C-S-H凝胶等水化产物。减水剂的掺入提高了复合浆体加速期的放热峰,减水剂与矿物掺合料之间具有“协同作用”,能够更好地发挥聚羧酸减水剂的作用效果,提高了复合水泥浆体的流动度,改善了水泥硬化浆体的孔隙结构,提高了硬化砂浆的抗压强度,在加入0.08%聚羧酸减水剂后,纯水泥胶砂、单掺粉煤灰胶砂、单掺高炉矿渣胶砂、复掺粉煤灰与高炉矿渣胶砂28d抗压强度分别提高了46.8%、42.6%、35.3%、35.9%。     

聚羧酸减水剂对普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系性能的研究

研究了聚羧酸减水剂对普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系性能影响。测试了不同掺量的聚羧酸减水剂对于标准稠度用水量及凝结时间、胶砂强度、水泥胶砂干缩率、水化放热的影响,并利用XRD(X射线衍射仪)和SEM(扫描电子显微镜)进行微观结构的观察和分析。随着聚羧酸减水剂掺量的增加准稠度用水量逐渐减降低,凝结时间先减小后增大;胶砂强度胶砂的1、3、28 d抗折、抗压强度均先增大再减小;水泥胶砂干缩率随着聚羧酸减水剂的掺入,很大幅度的减小了水泥胶砂试件的干缩率;聚羧酸减水剂的掺入使普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的水化放热峰出现时间延后,且使初期的水化放热峰值提高。掺入减水剂会使水化产物增多,钙矾石结晶变粗壮,结构更加密实。     

新型聚乙二醇接枝聚羧酸减水剂的制备

以甲氧基聚乙二醇衣康酸单酯(IMPEG)为大单体,合成出了一种新型的聚乙二醇接枝聚羧酸减水剂(减水剂I)。试验结果表明:该减水剂的减水效果比以甲氧基聚乙二醇马来酸单酯和甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯为大单体合成的好。当减水剂I用量为水泥质量的0.325%时,水泥的净浆流动度为310 mm,砂浆减水率为35%,坍落度为230 mm,90 min后坍落度约损失6.5%,1、3、7、28 d的抗压强度增长比分别为220%、190%、170%、170%。