JY-PCA型聚羧酸系高性能减水剂合成与性能研究

介绍了JY-PCA型聚羧酸系高性能减水剂的合成,重点研究了该减水剂的性能。研究表明,JY-PCA型聚羧酸系高性能减水剂具有良好的减水效果与保坍性能,与传统萘系减水剂相比,聚羧酸系高性能减水剂可以明显改善混凝土的收缩性能。     

2种不同结构聚羧酸系减水剂的相关性能对比研究

烯丙基醚型聚羧酸系减水剂PC-ZH采用烯丙基聚乙二醇(APEG)、马来酸酐和丙烯酸甲酯为单体,在引发剂作用下直接聚合制得;甲基丙烯酸甲酯类聚羧酸系减水剂PC-S是市场上普遍使用的以聚乙二醇单甲醚(MPEG)和甲基丙烯酸为单体合成的聚羧酸系减水剂.针对这2种不同结构的聚羧酸系减水剂,开展了合成工艺、分子结构、净浆和混凝土性能、吸附性能及经济性等多方面的试验与分析对比.结果表明,虽然两者性能相当,但PC-ZH减水剂的原材料成本可降低约10%,且生产能耗较低,因此,PC-ZH是一种性价比较高的聚羧酸系减水剂.     

聚羧酸系减水剂与萘系减水剂的对比实验研究

对比研究了聚羧酸型高效减水剂和萘系高效减水剂配制的混凝土工作性能和强度性能。结果表明，聚羧酸型减水剂的减水率远高于萘系减水剂，用聚羧酸型减水剂配制的混凝土坍落度损失较小，而且对混凝土强度无不良影响。在配制低水灰比混凝土时，宜选用聚羧酸型减水剂。     

酰胺型聚羧酸系减水剂的合成研究

制备了一种酰胺型聚羧酸系减水剂,研究了主链分子量、主链组成以及侧链接枝密度对其减水保坍性能的影响,通过FTIR、GPC对其结构进行了表征,最后与聚羧酸醚(AA/HPEG共聚物)、聚羧酸酯(MAA/MPEGMA共聚物)等两类聚羧酸系减水剂进行了性能对比。结果表明:主链分子量约4 000、主链组成是摩尔比AA/MAA=3∶1的共聚物、侧链接枝密度为20%的酰胺型聚羧酸系减水剂综合性能最好,其混凝土减水率、坍落度保持和抗压强度等性能均优于聚羧酸醚和聚羧酸酯两类减水剂。     

聚羧酸高效减水剂与缓凝剂复合对混凝土耐久性能的影响

通过氯离子(Cl-)渗透试验和碳化试验,系统地研究了单掺聚羧酸高效减水剂(J)、聚羧酸系高效减水剂与三聚磷酸钠(S)以及聚羧酸系高效减水剂与葡萄糖酸钠(P)这两种缓凝剂复合后对混凝土抗Cl-渗透和抗碳化性能的影响.结果表明:与空白混凝土相比,单独使用聚羧酸系高效减水剂的混凝土抗Cl-渗透性能明显降低;但与缓凝剂复合使用混凝土抗Cl-渗透性能却明显提高.聚羧酸系高效减水剂与缓凝剂复合使用可以明显改善混凝土抗碳化性能.     

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。     

缓释型减水剂对机制砂混凝土性能的影响

为降低机制砂混凝土的坍落度损失,研究了缓释型聚羧酸减水剂(PCS)和普通型聚羧酸减水剂(PCE)对机制砂混凝土性能的影响,测试了石粉含量对聚羧酸减水剂与水泥的适应性、石粉含量对聚羧酸混凝土工作性及力学性能的影响。研究结果表明,聚羧酸减水剂与水泥的适应性良好,其受石粉含量的影响较小。机制砂石粉含量在16%范围内,增加石粉含量会降低混凝土的坍落度、增加混凝土坍落度经时损失;缓释型聚羧酸减水剂可有效地降低混凝土坍落度经时损失,但同时也会降低混凝土的抗压强度。     

几种复合减水剂的分散效应与作用机理

采用合适比例的聚羧酸系高效减水剂复合改性脂肪族系、三聚氰胺系和萘系高效减水剂,制备了3种复合减水剂,研究了它们对水泥净浆性能及混凝土性能的影响;通过Zeta电位测定和X射线光电子能谱(XPS)分析研究了复合减水剂的分散作用机理.结果表明:脂肪族系-聚羧酸系复合减水剂是静电斥力起了主导作用,三聚氰胺系-聚羧酸系复合减水剂和萘系-聚羧酸系复合减水剂是聚羧酸系减水剂的空间位阻效应起了主导作用.     

聚醚型聚羧酸减水剂的侧链结构对其性能的影响

采用烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)、丙烯酸(AA)、马来酸酐(MA)及甲基丙烯磺酸钠(MAS)为单体,以过硫酸铵为引发剂,在水溶液中共聚合成了具有不同长度侧链的聚醚型聚羧酸减水剂。利用凝胶渗透色谱(GPC)测定了不同侧链结构减水剂的分子质量,进而研究了不同分子质量的聚醚型聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附行为对水泥的分散性能和水泥早期水化的影响。结果表明,水泥颗粒对聚醚型聚羧酸减水剂的吸附具有选择性,在相同条件下,水泥颗粒会优先吸附单一侧链结构聚醚型聚羧酸减水剂中分子质量较高的减水剂分子;分子质量适中的复合侧链聚醚型聚羧酸减水剂比单一侧链和分子质量过大或过小的复合侧链聚醚型聚羧酸减水剂更容易在水泥颗粒表面上发生吸附,对水泥颗粒具有显著的分散性能,同时能够显著地延缓水泥早期水化。     

萘系与聚羧酸系减水剂对水泥基材料性能的影响

选用目前具有代表性的萘系减水剂(FDN)和聚羧酸系减水剂(3350C),对其掺加后的水泥净浆和水泥砂浆的流变性能、强度性能和干缩性能进行了对比研究.研究结果表明:掺有聚羧酸系减水剂水泥净浆的屈服应力和表观黏度比掺有萘系减水剂明显降低;在相同流动度的情况下,掺有聚羧酸系减水剂的砂浆各龄期强度比萘系减水剂有明显提高;掺有聚羧酸系减水剂砂浆干缩率比萘系减水剂明显下降.用扫描电镜对掺有减水剂后生成的水化产物进行了分析,讨论了上述差异的原因.     

聚羧酸系与缓凝剂复合对混凝土性能影响研究

通过用聚羧酸系高效减水剂与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙4种缓凝剂复合,研究其复合后对混凝土拌合物工作性和硬化混凝土力学性能的影响,研究结果表明：与单独使用聚羧酸系相比,在聚羧酸系用量相同的情况下,缓凝剂的种类及掺量对混凝土的3 d,7 d,28 d抗压强度影响也较大。     

应用Db10分析减水剂对水泥水化的影响

利用TAM-AIR热活性微量热仪测定了掺不同减水剂水泥水化过程的水化放热曲线,并用Db10小波对放热曲线进行分析.结果表明:掺新型聚羧酸减水剂(SPC)水泥的水化曲线放热峰比掺萘系减水剂(NSF)和不掺减水剂的水泥分别滞后了171.3,235.9 min.对各放热曲线进行分解与重构发现,掺SPC试样的各近似系数比掺NSF试样和空白样小,重构得到的信号误差大,表明掺SPC比掺NSF对水泥水化的影响大.减水剂可有效延缓水化放热峰出现,掺SPC水泥水化放热过程比掺NSF水泥更加温和,有利于后期水泥强度的发展.     

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。     

羧酸型高效减水剂对水泥凝结时间及水化热的影响

研究了2种合成的羧酸型高效减水剂对水泥凝结时间和水泥水化热的影响,探讨了羧酸型减水剂的保塑机理,并与萘系高效减水剂进行了对比。掺入高效减水剂的水泥净浆及混凝土都出现了一定程度的缓凝,掺加羧酸型减水剂的水泥初凝与终凝时间间隔要小于掺加萘系减水剂的相应的时间间隔;羧酸型减水剂使水泥浆体水化的诱导期比空白水泥浆体延长约2~4 h,第二放热峰出现的时间大大推后,这是羧酸型减水剂具有良好的保塑性能的主要原因。     

聚羧酸系与缓凝剂复合对混凝土耐久性的影响

通过用聚羧酸系高效减水剂与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙四种缓凝剂复合,研究其复合后对硬化混凝土耐久性能的影响,研究结果表明：与单独使用聚羧酸系相比,复合适当缓凝剂能显著降低混凝土的56 d氯离子扩散系数,其抗渗性能明显提高。     

物理改性聚羧酸系高效减水剂的正交试验研究及对混凝土性能的影响

通过正交试验方法对聚羧酸系高效减水剂进行物理改性,并分析了减水效果、流动性保持能力以及强度三个指标的显著性影响因素,并通过综合考虑确定了复合型聚羧酸系高效减水剂的最佳配方.并以选取的配方进行了性能检测及其混凝土的相关耐久性试验,结果表明该复合型聚羧酸系高效减水剂具有高减水、高增强、适当的缓凝以及优异的耐久性.     

用于水泥沥青砂浆的聚羧酸减水剂的制备

采用聚乙二醇单甲醚(1000、2000)、甲基丙烯酸、阻聚剂、催化剂、引发剂、苯乙烯、丙烯酰胺和对苯乙烯磺酸钠合成了用于水泥沥青砂浆的聚羧酸减水剂.研究了酸醇摩尔比和苯乙烯、丙烯酰胺、对苯乙烯磺酸钠的用量对合成减水剂性能的影响.对聚羧酸减水剂配比进行了优化,进行了中试,制备了CA砂浆样板,并进行性能测试.用GPC对中试聚羧酸减水剂进行了表征.结果表明:大单体的制备及减水剂聚合工艺是可行的.最佳酸醇摩尔比为4.0:1.0,苯乙烯和丙烯酰胺的最佳用量均为3％,对苯乙烯磺酸钠用量以不超过3％为宜.掺该合成聚羧酸减水剂的CA砂浆性能良好,制备的CA砂浆样板基本无缺陷.     

抗泥型聚羧酸减水剂的研究(Ⅰ)——普通型

利用甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)、丙烯酸(AA)、磷酸类功能性单体(PFM)和β-环糊精马来酸单酯(β-CD-MAH),以过硫酸铵(APS)为氧化剂,化合物C为还原剂,通过自由基共聚反应合成了抗泥型聚羧酸减水剂。研究了掺该减水剂的水泥净浆和混凝土的性能,并采用凝胶渗透色谱(GPC)、X射线衍射(XRD)和总有机碳分析测试(TOC)对减水剂的抗泥机理进行了研究。结果表明,经PFM和β-CD-MAH改性后的减水剂具有明显的抗泥保坍效果,并能有效改善含泥混凝土的工作性和长期性能。     

氧化还原引发体系合成聚羧酸系高效减水剂

采用自制的聚乙二醇单甲醚1500甲基丙烯酸酯（MPEG1500-MAA）和甲基丙烯酸（MAA）试剂,在不同引发体系下合成聚羧酸系高效减水剂。分别探讨了甲基丙烯磺酸钠（SMAS）、甲基丙烯酸（MAA）以及引发剂过硫酸铵（PASM）的掺量与减水剂分散性和分散保持性的关系,研究了过硫酸铵—亚硫酸氢钠、过硫酸铵—亚硫酸氢钠—亚铁盐和过氧化氢—亚硫酸氢钠—亚铁盐三种氧化还原引发体系中各组分掺量、反应温度对减水剂分散性及分散保持性的影响,确定了在氧化还原引发体系条件下,减水剂反应温度可降低到60℃左右,所合成的减水剂为水泥折固掺量0.3%,水灰比为0.29时,其净浆流动度达250～260mm,30min流动度保持率大于95%。     

聚羧酸高性能减水剂推广应用的问题研究

本文结合国内外资料综述了聚羧酸系高效减水剂的研究应用现状、制备方法、作用机理、性能特点以及今后的发展趋势。聚羧酸系高效减水剂优异的性能注定了其已成为高效减水剂发展的必然方向;并且以开发多元化和不同性能的系列聚羧酸系减水剂母体、多功能的聚羧酸系减水剂衍生产品为发展趋势,但推广应用工作以及基础理论研究在我国有待进一步深入。