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。     

外加剂添加时间对水泥浆体吸附和分散性能的影响

通过分析外加剂添加时间对水泥浆体吸附、Zeta电位、流动度的影响及其相互关系,研究了萘系高效减水剂和聚羧酸系高效减水剂对普通硅酸盐水泥浆体吸附及分散性能的影响.结果表明:随减水剂添加时间的延迟,水泥颗粒对萘系减水剂和聚羧酸减水剂的吸附量均急剧降低至趋于平缓;减水剂添加时间对水泥浆体吸附、电位与流动度之间关系的影响不同,随着添加时间的延长,减水剂吸附量降低、电位绝对值减小;萘系高效减水剂最佳掺加时间为加水后10 min左右,此时水泥颗粒对减水剂分子的吸附量偏低,对应的水泥浆体达到最佳的流动度;聚羧酸系高效减水剂与水同掺时吸附量最大,对应水泥浆体的流动度也最大.     

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。     

磺酸基改性聚丙烯酸类增稠剂的性能研究

混凝土增稠剂作为一种混凝土外加剂,可以提高混凝土的工作稳定性,改善混凝土的离析、泌水等问题.利用磺酸基对聚丙烯酸(PAA)类增稠剂进行改性,制备出一种增稠效果优良的增稠剂.利用红外光谱分析仪(FTIR)表征了聚合物结构与成分,研究了改性PAA对水泥浆体流变性能的影响,并通过TOC(总有机碳吸附)、Zeta电位、电导率、DLS(动态光散射)等手段分析了聚合物在水泥颗粒表面的吸附行为以及聚合物在水泥孔溶液中的构象,并据此提出改性PAA的作用机理.结果表明:磺酸基改性PAA会增加掺入聚羧酸减水剂(PCE)浆体的塑性粘度,降低浆体流动度,且磺酸基改性PAA会增大液相中的聚合物构象粒径,有利于增大浆体粘度,另外,长链状的磺酸基改性PAA会提供桥接作用增大水泥颗粒之间的相互作用,增大水泥浆体的塑性粘度.     

泥粉对掺高效减水剂水泥浆体流动性的影响及对策研究

采用从砂中洗出来的泥粉外掺入到萘系、氨基磺酸盐及聚羧酸三种高效减水剂塑化的水泥浆体中,测试其流动度.测试结果表明,随泥粉掺量的增大,浆体流动度出现不同程度的降低.采用保持水/(水泥+泥粉)不变和掺入适量缓凝剂葡萄糖酸钠的方法改善浆体流动度,测试结果表明掺萘系和氨基磺酸盐高效减水剂浆体的流动度得以改善,而掺聚羧酸高效减水剂浆体的流动度则改善效果不明显.最后通过测试水泥浆体和泥浆的Zeta电位和对高效减水剂的吸附量,分析了泥粉对掺三种高效减水剂水泥浆体流动性产生不同影响的原因.     

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.     

聚羧酸减水剂与糖蜜复配效应研究

系统研究了聚羧酸减水剂与糖蜜复配效应,分析了糖蜜与聚羧酸减水剂复合后的辅助塑化效果和缓凝作用,以及对水泥砂浆力学强度的影响。结果表明,糖蜜与聚羧酸减水剂复合,具有显著缓凝效果,但不具有辅助塑化效果。随着糖蜜掺量增加,聚羧酸减水剂初始分散性能以及60min分散性能显著下降,而水泥浆体凝结时间显著延长。糖蜜对聚羧酸减水剂的辅助塑化效果与缓凝效果无对应关系,说明糖蜜并不是通过延缓水化来影响水泥浆体流动性能的。     

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.     

磷铝酸盐水泥基灌浆材料流变性能及保水性能

采用低pH值水泥基材料固化高放射废弃物具有很好的优势,而水泥基灌浆材料的流变性能是评价高放废物深地质处置用灌浆材料的重要指标之一.探究了水灰比、外加剂对磷铝酸盐水泥流变性能以及保水性能的影响规律.结果表明:水灰比越大,浆体粘度越小,流动性能越好,但浆体越不稳定,越容易离析;而且MgO膨胀剂的掺入,增大了浆体的粘度,其中膨胀剂活性越高,浆体的流变性越差;羟丙基甲基纤维素醚以及钠基膨润土掺入改善水泥浆体保水性能,羟丙基甲基纤维素醚的保水效果优于钠基膨润土,当HPMC掺量大于0.3%,灌浆液不析水;掺加减水剂降低了浆体的粘度,且聚羧酸系减水剂的减水效果优于萘系减水剂,同时减水剂的掺入会使浆体的稳定性下降.     

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。     

选择性吸附对含磷酸基减水剂在水泥-微斜长石粉浆体中分散性能的影响

石粉岩性和表面积对聚羧酸减水剂吸附行为的影响是决定减水剂在机制砂混凝土中分散性能的关键因子。基于增强石粉界面减水剂吸附、改善浆体流动性的基本思路，对比研究了常规聚羧酸减水剂和引入磷酸基的减水剂对水泥–微斜长石粉浆体流变行为的影响。引入磷酸基可以提高减水剂在微斜长石粉表面的吸附，改善混合体系的堆积密实度，同时增加固体颗粒表面平均间距，提高了减水剂在水泥–微斜长石粉浆体中的分散性能，有效降低了浆体表观粘度。体系中微斜长石粉含量增加，含磷酸基减水剂相比仅含羧基的减水剂性能更优异。     

含硅烷官能团聚羧酸减水剂对水泥浆体流动性和力学性能的影响

用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)部分或全部取代聚羧酸减水剂合成过程中的丙烯酸(AA)单体,通过自由基聚合合成了一系列不同组成的硅烷改性聚羧酸减水剂(SPC)。研究了引入硅烷官能团后,减水剂对水泥净浆流动度的影响规律。采用总有机碳分析法(TOC)研究了硅烷改性聚羧酸减水剂的吸附行为。最后评价了其对水泥砂浆强度发展的影响。结果表明:聚羧酸减水剂(PC)分子中羧基含量越高,其在水泥颗粒表面的吸附量越大,对水泥浆体的分散性越好;在减水剂分子结构中引入硅氧烷官能团,水解生成的硅羟基可以作为吸附基团,提高减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附能力,从而提高减水剂对水泥的分散能力;且硅羟基在水泥表面的吸附为化学吸附,因此其吸附能力大于羧基官能团(—COOH);聚异丁烯醇聚氧乙烯醚和KH570的摩尔比为1∶1或1∶2的共聚物有利于砂浆7、28d抗压强度的发展。     

改性钙基膨润土对水泥浆体悬浮性的影响

通过对钙基膨润土(Ca-BT)进行改性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、激光粒径分布和zeta(ζ)电位进行表征,再结合对水泥浆体泌水率测试,研究了改性膨润土对水泥浆体悬浮性的影响.结果表明:Ca-BT经机械改性后,颗粒粒径显著减小,但对 ζ电位影响不大;Ca-BT经化学改性后 ζ电位绝对值明显增大,由-4.9 mV增至-32.9 mV;Ca-BT经机械化学改性后颗粒粒径明显减小且ζ电位绝对值增大,晶体层状结构破坏部分剥离为单片层,显著提高水泥浆体的悬浮性;在水泥浆体中掺入经机械化学改性的Ca-BT,其中改性剂掺量为7％时,搅拌均匀静置2 h后泌水率为4.46％最低,体系悬浮性最好.     

减水剂与石灰石粉复合胶凝材料的适应性研究

针对石灰石粉在掺合料混凝土中的应用所产生的外加剂与胶凝体系的适应性问题,采用饱和点和流动度的方法比较了减水剂与不同复合胶凝材料(石灰石粉-粉煤灰、石灰石粉-矿渣、石灰石粉-硅灰)的适应性影响规律.试验结果表明:不同复合胶凝材料组成的适应性存在显著差异,石灰石粉的掺入能够降低聚羧酸高效减水剂的饱和点;粉煤灰和矿渣的掺入对改善聚羧酸高效减水剂与石灰石粉-水泥胶凝体系的适应性有利;硅灰的掺入使得聚羧酸高效减水剂与石灰石粉-水泥胶凝体系的适应性变差;石灰石粉-粉煤灰的掺入,混凝土的早期强度降低,但是混凝土的后期强度得到提高.     

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。     

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。     

用麦芽糊精制备聚羧酸系减水剂

以麦芽糊精为原料,经过醚化改性和羧基化改性后,制备了一种聚羧酸系减水剂(PCWR)。通过红外光谱、核磁共振、X射线衍射和扫描电镜测试表征了其分子结构和形态,证明PCWR已成功引入羟丙基基团和羧基基团。测定了PCWR的取代度、吸附性能、水泥浆体流变行为以及水泥净浆和混凝土性能,并在此基础上分析了其增稠和减水的作用机理。结果表明:PCWR的醚化取代度越大,增稠效果越好,而酯化取代度越大,其在水泥颗粒表面的吸附量越大,对水泥浆体的分散性越好;与普通萘系减水剂相比,PCWR的减水效果更好,并且能更好地改善混凝土状态。     

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。     

超细矿渣粉与硅灰对水泥基注浆材料性能影响机理分析

为提高工业废渣的综合利用率,研制出一种绿色环保高性能的注浆材料。选用超细矿渣粉(UFS)和硅灰(SF)替代一定量的水泥,通过正交试验和极差分析法系统地研究了在不同水灰比下掺入不同含量的超细矿渣粉、硅灰以及聚羧酸减水剂(PCE)对注浆材料性能的影响,并对优化后的浆液和纯水泥浆液进行了性能对比及微观试验。结果表明:当超细矿渣粉质量分数从18%增大到20%时,可以增强浆液流动性能,硅灰可以提高结石体抗压强度并减小浆液泌水率,聚羧酸减水剂对降低浆液黏度具有显著效果;以28 d抗压强度和黏度为主要指标,得到浆液的较优配比为水灰比0.70、超细矿渣粉掺量20%(质量分数)、硅灰掺量12%(质量分数)、聚羧酸减水剂掺量0.16%(质量分数)。优化后的浆液泌水率、抗压强度及抗折强度均优于纯水泥浆液。掺入超细矿渣粉和硅灰后,浆液内部生成了钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)等凝胶,填充了颗粒间的孔隙,使优化后的浆液结石体强度增大。     

减水剂的种类和掺量对水泥胶砂性能的影响

本文研究了减水剂的种类和掺量对水泥胶砂扩展度、凝结时间以及强度的影响。结果表明,随着聚羧酸系和奈系减水剂掺量的增加,水泥胶砂的扩展度逐渐增大。聚羧酸系和奈系减水剂均对水泥有缓凝作用。适量聚羧酸系和奈系减水剂的加入均可提高水泥胶砂的抗折和抗压强度。综合考虑,掺入适量聚羧酸系系减水剂的水泥胶砂比掺入奈系减水剂的水泥胶砂性能更好。