聚羧酸系减水剂对水泥分散和水化产物的影响

合成了3种聚氧乙烯链长的聚羧酸系减水剂,表征了它们的相对分子质量,并研究了它们对水泥颗粒分散性能和水泥水化产物性质的影响.研究表明:长短支链交替组成的聚羧酸系减水剂对水泥颗粒具有较好的分散性能,聚羧酸系减水剂的分散机理主要是其支链产生的空间位阻作用;掺加聚羧酸系减水剂后,水泥浆体需水量减少,在水化28 d内,水泥熟料的水化速率减小,水化产物数量减少;水化产物的孔径范围变小,硬化水泥石密实程度提高.     

聚羧酸系高效减水剂对水泥水化性能的影响

通过对水泥水化过程的分析,阐述了减水剂对水泥水化过程的影响,聚羧酸系高效减水剂对水泥水化过程的影响因素及作用机理,与木钙、萘系减水剂相比,分子结构中含有羟基(-OH)、羧基(-COO-)、磺酸基(-SO3-)、聚氧乙烯基(-OCH2CH2-)等官能团的聚羧酸系高效减水剂更易抑制水泥初期水化并形成富钙保护层,延缓结构形成、降低化学收缩.     

两性型聚羧酸减水剂对早期水泥水化性能的影响

通过前期研究,制备了一种含氨基基团的两性型聚羧酸减水剂(MAALPC),测试了MAALPC对水泥水化速率的影响和抗泥性能。结果表明,MAALPC可推迟水泥水化速率峰值到来的时间,并具有较好的抗泥性能。通过紫外-可见分光光度和红外光谱分析,探讨了其对早期水泥水化的影响。     

聚羧酸高性能减水剂对水泥水化热的影响

开展了不同聚羧酸高性能减水剂对水泥性能的影响,尤其对水泥水化速率和水化热进行了测试与分析。不同聚羧酸高性能减水剂对水泥早期强度和早期水化放热产生显著影响,水泥水化放热与水泥强度存在显著相关性。可通过聚羧酸高性能减水剂的分子结构设计和优化合成工艺配制出早强型聚羧酸高性能减水剂,满足高早强预制构件的需要。     

硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性能的影响

在胶凝材料中掺入不同类型的硫酸盐,采用净浆流动度、总有机碳（TOC）及ζ电位等试验,研究了硫酸盐种类及其掺量对不同结构聚羧酸减水剂分散性能的影响,探讨了硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性能的机理,并提出改善措施.结果表明：二水硫酸钙掺量达到胶凝材料质量的3.6%以上时,对不同结构聚羧酸减水剂的减水效果均有所降低.硫酸钠掺量对质量不同结构聚羧酸减水剂的净浆流动度均有很大影响,当其掺量为胶凝材料质量的1%时,相应浆体基本失去流动性;硫酸钠掺量为胶凝材料质量的3%时,溶液中有机碳的含量降低了23%;硝酸钡的加入能使溶液中的有机碳含量基本恢复到未掺硫酸钠时的程度,流动度得到改善.电泳试验表明：硫酸钠的加入对浆体ζ电位有很大影响,其掺量越高,ζ电位绝对值愈小,分散性愈差;当加入硝酸钡后,浆体ζ电位绝对值有较大提高.     

高岭土对聚羧酸减水剂分散性能的影响

粘附在骨料表面的粘土是劣化聚羧酸减水剂(PCA)分散性能的关键因素。本文采用坍落度法、总有机碳分析仪研究了长江中下游地区常见的粘土矿物——高岭土对掺聚羧酸减水剂的混凝土流动度和吸附性能的影响规律。结果表明:高岭土造成聚羧酸减水剂分散能力的降低,总有机碳(TOC)的分析结果表明高岭土对聚羧酸减水剂的强烈吸附是造成其分散能力下降的根本原因。     

聚羧酸减水剂的合成及其对水泥水化的影响

以聚乙二醇单甲醚(MPEG)、甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺为主要单体,通过自由基聚合的方法合成出一种聚羧酸型减水剂(PCE)。通过红外光谱(FT-IR)和凝胶渗透色谱(GPC)对聚羧酸减水剂的分子结构进行表征。选择水泥净浆流动度来评价具有不同支链长度的聚羧酸减水剂的减水效果,重点研究了聚羧酸减水剂对水泥水化初期的水化放热速率和电阻率的影响并对机理进行了探讨。结果表明:支链聚合度为25的聚羧酸减水剂具有良好的净浆分散效果;不同掺量的聚羧酸减水剂对水泥水化的不同阶段影响不同;聚羧酸减水剂改变了水泥水化前期离子传输速率,水泥浆体表现出不同的电阻率发展趋势。     

酯醚型聚羧酸减水剂对硫铝酸盐水泥性能的影响

采用自由基聚合法合成了酯醚型聚羧酸减水剂(PCE)。红外光谱分析表明,该减水剂分子结构中同时含有酯型与醚型支链。在此基础上,研究了酯醚型PCE对硫铝酸盐水泥(CSA)性能及水化微观形貌的影响。结果表明,随着酯醚型PCE掺量的增加,CSA的标准稠度用水量逐渐减少,凝结时间延长,浆体流动度增大。与未掺PCE时相比,当酯醚型PCE掺量为0.6%时,标准稠度用水量减少38%,初、终凝时间分别延长15%、19%,浆体流动度达到最大值,CSA浆体流动度1 h经时损失率31%,2 h经时损失率为67%。由于酯醚型PCE对CSA浆体的缓凝作用,使CSA浆体中AFt晶体生长更均匀,晶体网络分布结构更密实,因此可显著提高CSA砂浆的后期强度。     

聚羧酸减水剂的合成参数对水泥水化及相容性影响研究

以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、甲基丙烯酸磺酸钠(MAS)、丙烯酸、过硫酸铵(APS)等为原材料合成聚羧酸高效减水剂(PCE),并研究了合成工艺参数对PCE分散性的影响。试验结果表明:当酸醚比为4∶1,过硫酸铵、甲基丙烯酸磺酸钠用量分别为单体总质量的4.5%、3.0%时,所制备聚羧酸高效减水剂的分散性最佳;掺入PCE后水泥的水化放热峰延迟,水化放热速率和放热总量均有所提高;同时,合成的聚羧酸高效减水剂与不同种水泥具有良好的适应性,并且与脂肪族减水剂具有良好的协同效应,但与氨基磺酸盐系减水剂、萘系减水剂复掺时水泥净浆流动度降低。     

聚羧酸系减水剂组成与结构特征对水泥水化进程的影响

通过自由基共聚合反应制备了7种具有不同侧链聚合度、分子质量和羧基/侧链比的聚羧酸系减水剂(PC),并采用微量热仪对掺有这些减水剂的水泥浆体的水化热进行了测定,发现制备的PC均可以加速水泥的初期水化进程,但延缓后期的水化;侧链聚合度的增大,延缓了水泥的初始水化,但加速后期的水化;分子质量的增大,延缓了初期水化,而对后期水化则基本没有影响;随着MAA/MAA-MPEG摩尔比的增加,对初期水化先延缓而后加速,但延缓后期水化。     

聚合工艺对聚羧酸减水剂反应过程及分散性能的影响

采用凝胶色谱和液相色谱测试了马来酸酐与异戊烯醇聚氧乙烯醚2种单体的共聚反应过程,对比考察了不同工艺条件下聚合产物重均分子质量、转化率和实际组成的变化过程,结果显示,采用异戊烯醇聚氧乙烯醚变速滴加工艺可以得到分子质量合适、组成更加均匀、转化率更高的聚合物。对不同工艺制得的减水剂的分散性能进行了对比,结果表明经过工艺优化后的聚羧酸减水剂具有更高的减水率、保坍性和混凝土增强效果。     

聚羧酸减水剂侧链结构对水泥水化影响规律研究

合成一系列不同侧链结构的聚羧酸减水剂KH,通过测试掺KH水泥净浆的流动度、凝结时间、化学收缩、电阻率及水泥砂浆3 d、7 d、28 d的抗压强度,讨论KH侧链结构对水泥初始性能和水化产物的影响规律.试验结果表明,当n(MAAMPEA):n(MAA)=1:3时,随着侧链长度的增长,KH对水泥颗粒分散性增大,分散保持性降低:水泥水化初期,KH抑制了C3A和C3S的水化,且随着侧链长度的增长,抑制作用依次减弱.     

聚羧酸减水剂分子结构对吸附和水化性能影响研究

采用红外光谱、颗粒电荷密度测试对不同类型的聚羧酸减水剂进行化学结构表征,结果表明,KZJ-1为高电荷密度长主链短支链结构,KZJ-2和KZJ-3为低电荷密度短主链长支链结构。通过净浆、混凝土试验评价减水剂的性能,通过吸附量、水化热测试等对微观机理进行分析,当减水剂掺量0.013时,3种聚羧酸减水剂的吸附量大小依次为KZJ-2KZJ-1KZJ-3,同时掺KZJ-2和KZJ-3能加速水泥早期的水化,明显缩短诱导期,促进C_3A的水化,加快AFt的生成,能够缩短初凝时间。     

水泥水化对聚羧酸减水剂吸附及净浆流动性变化的影响

自密实混凝土(SCC)的流动性保持能力同流动性一样具有十分重要的工程意义。为了从本质上分析自密实混凝土浆体流动性随时间变化的现象,以SCC中对流动性起关键影响作用的基本组成相(水泥净浆)为研究对象,试验使用水泥粉体和两种不同作用类型的聚羧酸减水剂(PC)配制净浆,每隔一定时间检测净浆的流动性、浆体中PC的吸附量以及水化产物的变化情况,分析水泥水化对PC吸附及净浆流动性变化的影响原因。结果表明,单位面积水泥颗粒或水化产物上PC吸附量和净浆流动性间呈现较强的正相关性;早期水化产物钙矾石(AFt)的生成对流动性保持不利。研究为从材料特性方面进行改进,设法减少早期水化产物AFt的生成以提高浆体流动性保持能力提供理论基础。     

三乙醇胺复合聚羧酸减水剂对水泥性能的影响

尝试利用三乙醇胺复合聚羧酸减水剂生产早强型减水剂。研究了复合减水剂对水泥性能的影响,结果表明:三乙醇胺使得水泥标准稠度提高,凝结时间缩短,水泥净浆流动度下降;三乙醇胺掺量增加,水泥早期强度增加较明显,28d强度随着三乙醇胺掺量增加先增加后降低。     

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。     

酯类聚羧酸减水剂的微波制备与性能表征

利用微波技术清洁、高效、靶向等特点,分别采用微波合成法和常规油浴法,以聚乙二醇单甲醚(MPEG),甲基丙烯酸(MAA)等原材料制备甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMAA),并进一步聚合成酯类聚羧酸减水剂进行性能对比.分别研究了酸醇比、催化剂用量、阻聚剂用量、反应时间、酯化温度以及微波功率对酯化大单体酯化率的影响规律,并基于微波合成法得出最优配比与工艺方案:n(MAA)∶n(MPEG)=5.0∶1.0,催化剂用量为MPEG质量的4.5%,阻聚剂用量为MAA质量的0.28%,酯化温度为120℃,酯化时间为100min,微波功率为1 000W.微波合成法的酯化率为93.47%,是常规油浴法的1.14倍,反应速率为常规油浴法的4.8倍.通过水泥净浆流动度试验、流变学研究以及红外光谱分析得出,微波合成法更有利于酯化大单体酯键的形成,且合成的酯类聚羧酸减水剂分散性及分散保持性更优.     

磺酸根对聚羧酸系减水剂分散性能的影响

合成了一系列不同磺酸根含量和相近聚合度的聚羧酸系减水剂,系统研究了其在水泥颗粒表面的吸附性能,对水泥颗粒表面Zeta电位的影响,对水泥净浆流动度与流变学的影响和颗粒间的斥力总位能.结果表明:随着聚羧酸系减水剂磺酸根含量增加,其在水泥颗粒表面的吸附量呈先增加后减小的趋势,水泥颗粒的Zeta电位绝对值呈增加趋势,对水泥颗粒的分散性能呈先增加后减小趋势;水泥颗粒间的斥力总位能也呈先增加后减小趋势,这进一步从理论上解释了聚羧酸系减水剂分散性能差异的原因.     

酯类聚羧酸系减水剂的合成与性能研究

采用酯化工艺合成了一种含聚醚长链的聚乙二醇单甲醚单甲基丙烯酸酯(MPEGMAA),以此大单体和丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、丙基磺酸钠(SAS)、马来酸酐(MAn)等进行自由基聚合,合成了酯类聚羧酸系减水剂.并确定了合成该类减水剂的最佳配比为:n(AA):n(MAA):n(MPEG600MAA):n(MAn):n(SAS)=10.5:3.5:7.0:2.0:7.0,引发剂过硫酸铵用量为1.0％.当减水剂掺量为0.25％时,水泥净浆初始流动度为345mm,120min内水泥净浆流动度基本无损失.     

聚羧酸减水剂侧链密度对水泥早期水化特性的影响

通过对减水剂作用下水泥浆体的流动性、凝结时间、Ca2 浓度、化学收缩、XRD的研究分析,讨论了减水剂侧链上羧基(-COOR)和聚氧乙烯基(-OC2H4-)的相对密度对水泥早龄期水化特性的影响.结果表明,随着侧链上聚氧乙烯基密度的增大,凝结时间延长,水泥浆体的流动性增大,分散效果增强,而分散保持性逐渐减小:当n(-COOR):n(-OC2H4-)=1:3时,水化1 min和1h的水泥塑性浆体溶液中的Ca2 浓度呈现较高值,水泥净浆早期化学收缩相对最大;1 d及28 d的硬化浆体的XRD分析结果也显示,当n(-COOR):n(-OC2H4-)=1:3时,Ca(OH)2衍射峰最明显,水泥颗村水化充分.因此,合理地控制-COOR与-OC2H4-的摩尔比,可以提高聚羧酸减水剂的分散性及分散保持性,调整水泥的凝结时间及早期的化学收缩特性.