循环流化床灰对聚羧酸减水剂竞争吸附的影响研究

为研究循环流化床灰对聚羧酸减水剂竞争吸附的影响,通过在Ⅱ级粉煤灰中掺加无水硫酸纳、二水硫酸钙和氧化铁的方式来改变粉煤灰中三氧化硫和氧化铁含量,使其化学成分接近循环流化床灰,利用成分单因素分析的方法,测试减水剂水泥浆体的净浆流动度、zeta电位和混凝土性能.研究结果表明循环流化床灰中的三氧化硫和氧化铁对聚羧酸减水剂的吸附有明显负面影响,当可溶性硫酸盐掺量达到胶凝材料的3%、氧化铁掺量达到6%时,相应浆体均失去流动性.Zeta电位试验表明随着无水硫酸钠和氧化铁掺量的增大,Zeta电位绝对值越小,粒子间相互斥力越弱,分散性越差,分散体系就越不稳定.混凝土性能试验表明无水硫酸钠和氧化铁的掺入使得混凝土的流动性和抗压强度均变小,坍落度由220 mm降至125 mm,强度降低幅度最高达45%.     

粘土对聚羧酸减水剂性能的影响及机理研究

粘土作为杂质存在于混凝土的组分如砂石中,粘土对聚羧酸减水剂有较强的吸附性,从而影响混凝土的工作性。研究了不同粘土对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体及砂浆流动性的影响规律,探讨了聚羧酸减水剂与粘土的相互作用机理。研究结果表明,不同粘土对水泥浆体的流动性有不同程度的影响,蒙脱土和膨润土相对于高岭土及筛分土对砂浆的流动性影响更为显著;同时,相对于不掺聚羧酸的砂浆,粘土对掺聚羧酸减水剂砂浆的流动性影响更为显著。粘土自身的吸附性与疏水基的定向吸附共同作用及粘土中的金属离子与聚羧酸的螯合作用可能是粘土吸附聚羧酸减水剂的机理。     

蒙脱石与聚羧酸减水剂的插层反应机理

通过测定蒙脱石对两种不同聚羧酸减水剂的吸附量,并结合XRD、IR、TG和XPS等测试手段,对蒙脱石与聚羧酸减水剂的插层反应机理进行了探讨。结果表明:蒙脱石对聚羧酸减水剂的吸附量约是水泥颗粒的2~3倍,聚羧酸减水剂可以与蒙脱石发生插层反应,使层间距离增大,经过JS-1、BT聚羧酸减水剂处理后的MMT的层间距分别为1.70nm、1.63nm,相比空白样,增幅分别为12.58%、7.95%;聚羧酸减水剂存在于蒙脱石的层间,不破坏蒙脱石的硅氧、铝氧层结构;蒙脱石与聚羧酸减水剂的插层反应即对聚羧酸减水剂的吸附是造成流动性损失的根本原因。     

聚羧酸减水剂在水泥和泥土表面的吸附行为

采用有机碳测定仪研究了水泥、泥土和水体系中聚羧酸减水剂吸附量与吸附时间、减水剂浓度、体系温度的关系。同时,对减水剂吸附模型和吸附热进行了分析,探讨了聚羧酸减水剂在水泥、泥土颗粒表面的吸附特性。结果表明:水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随时间延长不断增加,最后达到平衡,同时,泥土比水泥对减水剂的吸附量要大,泥土的掺入量为0.5%就会大大降低水泥净浆的流动度;聚羧酸减水剂的吸附基本符合Langmuir等温吸附模型,水泥和泥土对减水剂的饱和吸附量分别为3.7mg/g和10.1mg/g;水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随温度的增大而减小,其吸附是一个放热过程。     

聚羧酸系减水剂的应用技术

随着混凝土减水剂品种的不断开发增加,高效减水剂成了混凝土中不可或缺的材料之一,而聚羧酸系减水剂已成为最受关注的高效减水剂.分析了聚羧酸系减水剂的现状、结构、机理、应用及存在的问题.     

聚羧酸系减水剂对水泥水化过程的影响

研究了以聚乙二醇800、丙烯酸、顺酐、烯丙基磺酸钠、丙烯酸羟乙酯为原料合成的聚羧酸系XYZ18减水剂对水泥水化过程及微观结构的影响.结果表明,XYZ系减水剂具有缓凝特性,能减少并延缓水泥水化放热;使水泥早期微小晶体大量生长并填充孔隙,气孔细化且分布更加合理,晶体向外伸长使水泥粒子相互搭接而形成网络结构,提高了水泥石的密实性.     

新型聚羧酸系混凝土高效减水剂的研制

简述了目前国内使用的减水剂存在的不足之处,并在实验室由马来酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇酯等单体物质,在水溶液中经加热,并通过过硫酸胺引发共聚反应,制得聚羧酸系高效减水剂,并对其进行了性能测试,结果说明,该减水剂具有优良的分散能力和增强效果,保持流动性的时间较长;其分散性能和增强作用效果优于萘系高效减水剂。     

新型聚羧酸系混凝土高效减水剂的研制

简述了目前国内使用的减水剂存在的不足之处,并在实验室由马来酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯酸聚乙二醇酯等单体物质,在水溶液中经加热,并通过过硫酸胺引发共聚反应,制得聚羧酸系高效减水剂,并对其进行了性能测试,结果说明,该减水剂具有优良的分散能力和增强效果,保持流动性的时间较长;其分散性能和增强作用效果优于萘系高效减水剂.     

聚羧酸系减水剂大分子单体的合成

以丙烯酸和甲氧基聚乙二醇为主要原料,采用直接酯化法合成了聚羧酸系减水剂大分子单体(甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯)。探讨了丙烯酸与甲氧基聚乙二醇摩尔比、催化剂和阻聚剂的用量、反应温度及反应时间对酯化反应的影响。得出最佳合成条件:丙烯酸与甲氧基聚乙二醇摩尔比为1.5,对甲苯磺酸的用量为甲氧基聚乙二醇质量分数为3%,对苯二酚的用量为丙烯酸质量分数的1.5%,甲苯用量为反应物总量的30%,反应温度为130℃,反应时间为6 h,酯化率可达96.8%。     

新型固体聚羧酸高效减水剂的研制

聚羧酸高效减水剂生产浓度一般为20%～40%（质量分数）,不宜储存和运输,限制了其更广泛的应用.利用本体聚合方法合成固体聚羧酸减水剂,在不加任何溶剂的情况下,利用原料中大单体TPEG、丙烯酸的物理化学特性,通过合适的引发剂（BPO）,实现反应原料熔融态下的聚合反应.最佳反应条件为TPEG∶AA∶MAS=0.8∶3.25∶0.4（摩尔比）,引发剂BPO用量为单体总质量的1%,反应温度为80℃,引发剂滴加时间为2h,保温时间为1.5h.反应结束后趁热将产物倒出,冷却至室温,经研磨成粉末,得到产品.实验得到的固体聚羧酸减水剂产品经研磨后无粘结现象,颗粒尺寸在0.125mm时,46s即可实现完全溶解,150d未出现变质结块现象.通过净浆试验和混凝土试验对产品进行了性能测试,结果表明产品性能超过了国内同类固体聚羧酸高效减水剂的产品水平.本体聚合法制备固体聚羧酸高效减水剂工艺简单、操作容易、对环境友好,具有非常广阔的工业前景.     

不同黏土对掺减水剂水泥净浆流动度影响

目的 研究4种不同黏土对掺聚羧酸减水剂及萘系减水剂水泥净浆流动度的影响规律并从黏土的吸附性能角度探究其影响机理.方法 采用水泥净浆流动度试验方法比较了4种黏土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响,通过TOC总有机碳测试仪测定了4种黏土对聚羧酸减水剂的吸附量.结果 4种黏土对水泥净浆流动度的影响差异较大,其中钙基蒙脱土和钠基蒙脱土的掺量为2％时,掺聚羧酸减水剂水泥净浆已基本没有流动度,掺萘系减水剂的水泥净浆流动度也有所下降,但降幅稍小,而伊利土和高岭土对掺减水剂水泥净浆流动度无明显负面影响;钙基蒙脱土和钠基蒙脱土对聚羧酸减水剂的吸附量较大,伊利土、高岭土对聚羧酸减水剂的吸附能力和水泥相当.结论蒙脱土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度负面影响极为严重,而伊利土和高岭土对掺减水剂水泥净浆基本没有负面影响.     

聚羧酸系高效减水剂的合成及其作用机理研究

分析了聚羧酸系高效减水荆的结构与性能之间的关系，探讨了减水剂分子的主链结构单元与支链结构单元的功能与作用，并分类介绍了聚羧酸系的分子结构设计及其合成的研究与进展。结果表明，聚羧酸系减水剂的性能与其分子结构的主链和支链的结构单元、官能团的位置及其种类有关。在分子主链上引入大量合适大小分子量的聚乙二醇或聚氧乙烯接枝链和少量它们的嵌段链及一定构成比例的磺酸基团，可使减水剂在发挥低掺量高分散性的同时，产生良好的保塑性，且在合成过程中发现，聚氧烷基中的端羟基易引起凝胶。在此基础上结合原料的来源及其成本，选用聚乙二醇与丙烯酸在对甲苯磺酸作催化剂的条件下进行酯化，然后与甲基丙烯磺酸钠进行共聚，并加入一定量的丙烯酸单体来调节主链的大小及侧链上的羧基与磺酸基的相对构成比例，从而得到一种高性能减水剂。     

聚羧酸减水剂活性大单体聚合机理及合成研究进展

大型混凝土工程中,原料砂石中的少量泥土对聚羧酸减水剂（Polycarboxylate Superplasticizer,PCE）存在严重的吸附,导致减水剂的性能下降。因此,以提升聚羧酸减水剂的性能和抗泥性为目的的改性研究是当下减水剂领域研究的热点。而聚羧酸减水剂活性大单体的合成是聚羧酸减水剂改性过程中重要的一环。本文介绍了高分子聚合中常见的机理及不同机理所使用的催化剂及其研究进展,并总结了不同聚合机理在聚羧酸减水剂活性大单体的合成中的优缺点,并对适用于不同机理的催化剂的发展方向和研究前景进行展望。     

聚羧酸系超塑化剂分子结构对C3S水化行为的影响

采用等温量热仪、热分析、扫描电镜等测试手段,研究了3种聚羧酸系超塑化剂(PCs)对硅酸三钙(C3S)水化行为的影响;采用总有机碳测定了不同分子结构的PCs在C3S颗粒上的吸附动力学.结果表明:PCs的掺入大大增加了C3S的诱导期;减缓了C3S的早期水化,但对水化后期发展有利,其中主链为马来酸酐的PC1对C3S水化3d的减缓作用最强;共聚物大部分残留在孔隙液中,其所含的羧酸根含量与对C3S的减缓作用呈线性关系;对C3S诱导期的增加可能是改变了氢氧化钙的临界饱和度.     

聚羧酸减水剂对不同晶型C3S早期水化放热的影响

采用水化微量热仪研究了不同类型聚羧酸减水剂对不同晶型C3S水化放热特性的影响。结果表明:单斜晶系(M)C3S、三方晶系(R)C3S的水化放热速率峰值相比三斜晶系(T)C3S显著降低,且水化放热峰出现延迟,MC3S的水化放热峰延迟最明显。三种晶型C3S的3d水化放热总量由大到小为:TC3S、MC3S、RC3S。不同分子结构的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯系聚羧酸减水剂,主链越短,支链越长,对TC3S的水化延迟作用越大。乙烯基聚乙二醇醚系聚羧酸减水剂对三种晶型C3S的水化放热过程延迟作用由大到小为:RC3S、MC3S、TC3S。对水化放热曲线进行的Krstulovic-Dabic模型研究表明,C3S的水化过程为NG-D类型水化历程。     

十二烷基硫酸钠在无机盐溶液中的吸附

本文通过测定十二烷基硫酸钠(SDS)及其在无机盐溶液中的表面张力,根据吉布斯吸附方程式应用计算机处理数据,得到的吸附等温线与Brunauel提出的第一类相似.在0.100 0M Mgcl_2或0.100 0M cdcl_2溶液中,SDS的cmc低于无盐存在时的cmc.     

Adsorption mechanism of polycarboxylate-based superplasticizer in CFBC ash-Portland cement paste

Circulating fluidized bed combustion （CFBC） ash exhibits the desirable pozzolanic activity which makes it a potential supplementary cementitious material to replace cement for concrete production. However, the high unburnt carbon content and porous surface structure of CFBC ash may adsorb water reducer and thereby significantly reduce the efficiency of water-reducing agents. The adsorption mechanism of polycarboxylate superplasticizer in CFBC ash-Portland cement paste was investigated by ultraviolet-visible spectrophotometer, and the conception of ＂invalid adsorption site＂ of CFBC ash was presented. The results show that the adsorption behavior of polycarboxylate superplasticizer in coal ash-Portland cement paste can be described by Langmuir isothermal adsorption equation. The adsorption capacity of CFBC ash-Portland cement paste is higher than that of pulverized coal combustion （PCC） fly ash-Portland cement paste. Moreover, the adsorption amount of polycarboxylate superplasticizer increases with the ratio of ash-to-cement in the paste. At last, the fluidity of CFBC ash-Portland cement paste is lower than that of the PCC fly ash paste. This work suggests that when CFBC ash is used as concrete admixture, the poor flowability of the cementitious system due to the high adsorption of water and water-reducing agent should be taken into consideration.     

改性聚羧酸减水剂与C30自密实混凝土性能的关系

研究了一种改性过的聚羧酸系减水剂对不同原材料组成的C30自密实混凝土l小时内的保坍性能、不同龄期的强度变化及抗碳化性能,并与萘系减水剂配置的大流动度混凝土的相同性能进行了对比．结果表明,改性聚羧酸减水剂拌制的混凝土保坍性能优越,对低于50％机制砂替代率有较好的适应性;这种混凝土与用萘系减水剂配制出的自密实混凝土的抗碳化性能相当．