聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为

合成一系列聚羧酸减水剂,探讨不同单体摩尔比对其吸附性能的影响。结果表明,当n(烯丙醇聚氧乙烯醚)∶n(2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠)∶n(丙烯酸)∶n(马来酸酐)=1∶0.14∶3.6∶2.6时,产物吸附性能最优。并利用总有机碳分析技术,研究了不同温度、不同浓度下最优产物在水泥颗粒表面的吸附动力学和热力学。动力学研究结果表明：聚羧酸在水泥颗粒表面的吸附过程符合Lagergren吸附速率方程,吸附速率常数k=0.01594 min-1(30℃),表观活化能Ea=17.9647 kJ·mol-1。热力学研究结果表明：随温度升高,聚羧酸在水泥颗粒表面的吸附量增大;求得吸附热力学参数分别为ΔHad=-24.788 kJ·mol-1,ΔSad=0.050 kJ·mol-1·K-1,ΔGad=-39.886 kJ·mol-1(30℃),可知该吸附过程是自发的放热反应。理论上温度升高对吸附不利,但因放出的热量促进水泥水化,导致聚羧酸分子容易掺杂到水化产物中,从而使更多聚羧酸吸附到水泥颗粒表面,令其吸附量反而增大。     

水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能研究

本文选用水泥、砂中泥和种植泥作为试验研究对象,利用紫外可见分光光度计法(UV),测定反应设定时间后的聚羧酸减水剂浓度,研究水泥和泥对聚羧酸减水剂的吸附性能.试验结果表明:聚羧酸减水剂在水泥和泥表面的吸附量随时间延长而增加,最后达到平衡;聚羧酸减水剂在泥颗粒表面的吸附存在优先选择性和亲和性,使得其在泥颗粒表面的吸附速率和吸附量大于水泥;泥种类不同,吸附量大小不同,对净浆流动度的影响程度不同;泥的掺入会大大降低水泥净浆的流动度,增大流动度经时损失量,且掺量越大影响越大,因此在工程应用中,对原材料泥含量进行控制,降低泥对聚羧酸减水剂的吸附量,对提高减水剂的减水率,保证混凝土坍落度保留值具有重要意义.     

聚羧酸减水剂在水泥、矿粉和粉煤灰表面吸附行为研究

对比了掺聚羧酸减水剂的基准水泥、矿粉和粉煤灰三种粉料桨体初始流动度和经时流动度,通过吸附量、表面形貌和XPS测试分析作用机理.结果表明,基准水泥吸附量最大,吸附层最厚,因而初始流动度最高,矿粉次之,粉煤灰最小;与萘系减水剂相比,聚羧酸减水剂在低掺量时也有良好的保坍性.     

粘土矿物成分对聚羧酸减水剂吸附性能的研究

劣质砂石料中的含泥对聚羧酸减水剂的性能具有强烈的抑制作用,表现为混凝土坍落度损失快,工作性能变差等.通过对粘土中蒙脱石、伊利石、高岭石等粘土矿物成分的砂浆流动度和吸附量随时间变化规律的研究,表明蒙脱石对聚羧酸减水剂的吸附能力最强.从分析矿物的晶体结构上探讨了粘土矿物成分对聚羧酸减水剂吸附的作用机理.     

小分子羧酸聚合物对聚羧酸减水剂在水泥表面吸附机制的影响

通过净浆流动度、有机碳吸附(TOC)、Zeta电位以及电导率等试验方法,研究了小分子羧酸聚合物水解聚马来酸(HPMA)与聚羧酸减水剂(PCE)在水泥表面的相互作用机制.净浆流动度试验表明:单掺HPMA能够提高水泥浆体的流动度;但当HPMA、PCE复掺时,净浆流动度随HPMA掺量的提高先增加后降低.TOC、Zeta电位以及电导率试验表明:HPMA、PCE能够吸附在水泥表面,且HPMA吸附能力大于PCE.结果说明:HPMA对水泥浆体具有一定增塑效果,但对PCE分散能力产生双重影响.HPMA能够接枝在PCE的侧链上,增加其侧链长度,从而提高PCE侧链空间位阻效应;HPMA与PCE存在竞争吸附,能够降低PCE的有效吸附量.由此可知,侧链接枝效应和竞争吸附作用是影响净浆流动度的主要因素,HPMA掺量为0.0％～0.025％时,侧链接枝效应起主导作用,HPMA掺量为0.025％～0.20％时,竞争吸附起主导作用.     

线状聚羧酸减水剂在陶瓷坯料颗粒表面的吸附行为

采用静态吸附实验,研究了陶瓷坯料吸附两种自制聚羧酸高效减水剂的动力学规律,用准二级动力学模型对其吸附过程进行拟合,并通过测定添加了两种自制不同分子结构聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆黏度以评价其分散性能,结果显示,在陶瓷坯体料浆中,线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的平衡吸附量是梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的2倍以上,陶瓷坯料颗粒表面对两种聚羧酸高效减水剂的吸附均符合准二级反应动力学模型;线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的分散效能明显好于梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。     

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.     

线状聚羧酸高效减水剂在陶瓷坯料颗粒表面的吸附行为

采用静态吸附实验,研究了陶瓷坯料吸附两种自制聚羧酸高效减水剂的动力学规律,用准二级动力学模型对其吸附过程进行拟合,并通过测定添加了两种自制不同分子结构聚羧酸高效减水剂的陶瓷坯体料浆黏度以评价其分散性能,结果显示,在陶瓷坯体料浆中,线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的平衡吸附量是梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂的2倍以上,陶瓷坯料颗粒表面对两种聚羧酸高效减水剂的吸附均符合准二级反应动力学模型;线状MA/AA/AMPS聚羧酸高效减水剂的分散效能明显好于梳状AMPS改性聚丙烯酸高效减水剂。     

浅析泥土对不同结构聚羧酸减水剂的吸附规律

目前,混凝土减水剂主要以聚羧酸和萘系两种为主。聚羧酸减水剂(PCEs)在应用过程中对泥土过于敏感,性能急剧下降,而萘系具有很好的抗泥性,这也是萘系减水剂在砂石含泥量较高的商砼领域一直占据主导地位的重要原因。要在商砼领域大规模推广聚羧酸减水剂,增强其抗泥性是关键所在。利用紫外可见吸收光谱分析手段,研究泥土对不同结构的聚羧酸减水剂的吸附规律,并且研究了聚羧酸减水剂对不同含泥量砂浆的分散性能,实验发现水泥浆显著提升了泥土对聚羧酸减水剂的饱和吸附量,并初步发现短主链、短侧链的聚羧酸减水剂抗泥效果相对较好。     

细骨料中的泥对聚羧酸减水剂性能的影响

本文研究了细骨料中泥对聚羧酸减水剂性能的影响;利用XRD分析了泥的矿物组成,用重铬酸钾法对泥进行有机质含量的测定,分别测试了不同的含泥量、矿物组成、有机质含量等条件下水泥净浆流动度,利用紫外可见分光光度计测试了水泥与不同种类泥对聚羧酸减水剂的吸附量.研究表明泥的存在不利于水泥净浆的流动度且含泥量越高影响越大;泥的种类和有机质含量的变化均会对水泥净浆流动度有不同程度的影响,含蒙脱石及伊利石等矿物的泥对水泥净浆流动度的影响大且对聚羧酸减水剂的吸附量也较大;泥的有机质含量越高越不利于水泥净浆流动度.     

造纸废液接枝脂肪族单体制备的高效减水剂与水泥的相容性试验研究

通过水泥净浆流动度试验,本文研究了一种从造纸废液获取的木质素磺酸盐中间体接枝脂肪族活性单体制成的新型高效减水剂(LGCA)与不同特性水泥的相容性,主要探讨了水泥中混合材的种类(粉煤灰和矿渣)及掺量、碱含量、铝酸三钙(C3A)含量和水泥的细度等因素对LGCA与水泥的相容性的影响.研究表明,LGCA具有一定的缓凝作用;碱含量的升高、C3A含量的增大以及水泥细度的提高均使得掺LGCA水泥净浆的初始流动度下降;而适量掺入混合材有助于改善LGCA与水泥的相容性.     

水泥与减水剂相容性的定量评价和影响机理研究

根据净浆Marsh筒法与泌水率法两种方法的特点,在Marsh筒法相容性指数定量评价公式的基础上,引入抗泌水性能系数来进一步完善水泥与减水剂相容性定量评价公式.以固硫灰/钛矿渣掺入水泥为例,研究了水泥与聚羧酸减水剂的相容性及其定量评价分析,并结合减水剂吸附特性和Zeta电位测试进一步研究了辅助性胶凝材料对相容性的影响机理.     

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.     

聚羧酸系高效减水剂的制备及其性能研究

以聚乙二醇甲基醚(MPEG)、甲基丙烯酸(MAA)、烯丙基磺酸钠(SAS)和过硫酸铵(APS)等单体为原料合成一种聚羧酸高效减水剂,研究了引发剂、链转移剂、单体等因素对水泥净浆流动度的影响,分析了不同减水剂溶液浓度与表面张力的相互关系;研究表明当引发剂用量为单体质量的5％,链转移剂为0.3％,SAS为15％,MAA/MPEG物质的量比为8时,减水剂对水泥的分散性和保塑性较好,对不同水泥具有良好的适应性.     

缓凝剂对掺有萘系高效减水剂硫铝酸盐水泥流动性和强度的影响

为提高萘系高效减水剂(BNS)塑化硫铝酸盐水泥浆体的流动性,并减小该浆体流动性的经时损失、延长其凝结时间,本文采用缓凝剂柠檬酸(CA)和葡萄糖酸钠(SG)分别掺入到该浆体或胶砂试件中,测试水泥浆体流动性和凝结时间,及胶砂试件1d、7d、28 d的抗压强度,并采用Zate电位仪和X-射线衍射仪分别测试分析了浆体的Zate电位和7d时的水化产物.研究表明:随着CA和SG掺量均从0.03％增加到0.15％,水泥浆体30 min时的流动度从80 mm分别增加到230 mm和260 mm,初凝时间分别延长2～ 17 min和5～33 min,终凝时间分别延长6～ 19 min和22～50 min;CA和SG均使胶砂试件的1d、7d及28 d抗压强度有不同程度的降低,且当SG掺量为0.15％时最为明显,1d、7d及28 d抗压强度分别降低了34％、22％及13％.     

聚醚型聚羧酸减水剂的合成和表征及对水泥的微观作用机制

本文以聚醚、丙烯酸、丙烯酸羟乙酯为原料,通过自由基聚合法合成了聚羧酸减水剂JS-PCE和BT-PCE。通过正交优化所得的JS-PCE合成条件为:聚合温度25 ℃,抗坏血酸-巯基丙酸混液、丙烯酸滴加时间分别为3 h、2.5 h,酸醚物质的量比为4.25∶1,引发剂加量为聚醚质量的1.10%。添加JS-PCE的水泥净浆流动度达230 mm,表现出较好的流动性。采用界面化学及电化学等方法探究了减水剂对水泥的微观作用机制,结果表明聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面存在饱和吸附量,其与水泥颗粒存在强吸附作用,因此产生分散和减水作用。流变行为分析得出JS-PCE和BT-PCE的最佳折固掺量分别为0.3%、0.4%。     

混合材对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响

通过对聚羧酸高效减水剂水泥净浆流动度及流动度损失的测定试验,研究了粉煤灰和水淬高炉矿渣在不同替代率及不同配比情况下对减水剂效果的影响。研究结果表明:水淬高炉矿渣有利于改善水泥与减水剂的相容性,而掺粉煤灰则会导致减水剂塑化作用的降低,而且浆体流动度损失也有增大趋势。