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。     

硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性的影响

研究了6种硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体的Marsh时间、剪切应力及表观黏度的影响.通过微观手段分析硫酸根离子对聚羧酸减水剂吸附量的影响.结果表明:碱金属硫酸盐会显著降低掺聚羧酸减水剂水泥浆体的分散性,而难溶性硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体分散性的影响较小.硫酸根离子大量存在时,聚羧酸减水剂的表观吸附量及无效吸附量增加,聚羧酸减水剂的分散性能降低,浆体絮凝结构数量及强度增大.     

硫酸盐相容型聚羧酸减水剂的吸附-分散机理

利用等温吸附、XRD、DTA和化学分析研究了硫酸盐相容型聚羧酸减水剂(PCA)与水泥颗粒之间的相互作用机理。结果表明,聚羧酸减水剂能加速水泥水化初期钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的形成,并且当水泥中存在石灰石微粉时,还可加速早期单碳型水化硫铝酸钙的形成,从而降低了水泥颗粒对PCA的吸附。由于建立了静电斥力与空间位阻作用协同作用机制,PCA在获得高分散性的同时,使混凝土具有优异的坍落度经时保持性能。硫酸盐相容型聚羧酸减水剂与萘系高效减水剂相容,可共同使用。     

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.     

聚羧酸系减水剂的吸附分散行为研究

通过合理的假设预测了聚羧酸系减水剂(PC)在水泥颗粒表面的吸附形态,并采用超滤膜法将自制PC分离成四种不同分子量范围的分离组分F1(平均分子量为10万以上),F2(5万至10万),F3(1万至5万),F4(1万以下),通过有机碳总分析法及净浆流动度表征了该PC/分离组分的吸附量以及对水泥浆体的分散性。研究结论显示:PC分子呈卷曲状吸附于颗粒的表面,而非直线型,而且随掺量的增加这种卷曲程度逐渐增大;各分离液/PC对基准水泥浆体的分散性大小顺序为:F2F1PC0F3F4;PC在水泥颗粒表面吸附过程属于分级吸附,其中分子量较小的减水剂分子首先吸附到水泥颗粒的表面,而后是分子量较大的分子。     

黏土对聚羧酸减水剂应用性能的抑制机理

测试了4种黏土的吸附率、吸水率和膨胀容,测定了蒙脱石的层间距,研究了不同黏土对聚羧酸减水剂(PCE)的吸附作用和吸附方式,分析了黏土吸附PCE后混凝土拌和物固液相体积的变化,探索了黏土对PCE应用性能的抑制机理.结果表明：黏土对PCE的吸附率远大于水泥,其中蒙脱石的吸附作用最强.PCE分子侧链嵌入蒙脱石的层间,使得蒙脱石层间距d(001)由1443nm增加到1863nm.黏土吸附PCE分子,使得产生分散作用的有效PCE含量降低;黏土吸附水后体积膨胀,导致混凝土拌和物中固相体积增大、液相体积减小,最终引起混凝土拌和物工作性能劣化.     

功能单体对聚羧酸减水剂性能的影响

采用自由基聚合法,以丙烯酰胺（AM）、N,N二甲基丙烯酰胺（DMAA）和2丙烯酰胺基2甲基丙磺酸（AMPS）作为功能单体,以不同摩尔比替代聚羧酸减水剂合成过程中小分子单体丙烯酸（AA）,合成一系列带有不同官能团的聚羧酸减水剂.采用傅里叶红外表征了减水剂的分子结构,通过测试掺有减水剂的水泥净浆流动度、减水剂在水泥浆体中的吸附量、水泥浆体的zeta电位及水泥水化热曲线,来研究不同主链官能团对减水剂各项性能的影响.结果表明：功能单体AM,DMAA,AMPS完全代替AA后,所合成的减水剂对水泥浆体的减水分散能力均有所减弱,甚至完全丧失;减水剂分子链所带负电荷越多,其在水泥浆体中吸附量越大;—SO-3对减水剂在水泥表面的吸附能力贡献小于—COO-,这主要是—COO-与Ca2+较强的络合作用所致;羧基是减水剂对水泥水化进程起到延缓作用的关键因素.     

聚羧酸减水剂在石膏粉体表面的吸附性能

采用紫外可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱分析技术,研究了聚羧酸减水剂在石膏颗粒表面的吸附行为.结果表明,聚羧酸减水剂在石膏粉体表面的吸附呈Langmuir等温吸附形式.聚羧酸减水剂在石膏颗粒表面的吸附是一个放热反应,吸附量随着温度的升高而降低,根据Clausius-Clapeyron方程计算吸附热为7.7 kJ/mol.标准吸附自由能小于0,吸附是自发的.红外光谱分析显示,吸附在石膏粉体表面的聚羧酸减水剂的-COO-根的反对称伸缩振动峰由1644 cm-1迁移至1618 cm-1,说明在石膏颗粒表面的吸附是通过分子结构上羧基与Ca2+间的配合作用实现的,是一种化学吸附.     

聚合反应条件对聚羧酸系高效减水剂分散性能的影响

研究了聚合反应条件对聚羧酸系减水剂分散性能的影响。结果表明,在聚合反应过程中,加热方式、聚合反应温度、单体溶液的滴加速度等因素均会对聚羧酸系减水剂的分散性能产生一定的影响。减水剂在水泥净浆中的掺量不同时,各因素的作用效果也不同。     

聚羧酸系减水剂结构与其分散性能的关系

本文从聚羧酸系减水剂的主链、侧链和吸附基团等结构入手,介绍了聚羧酸减水剂独有的特点;对聚羧酸减水剂的分子结构特点和分散性能之间的关系进行了阐述,发现聚羧酸减水剂分子量的大小、侧链密度、侧链长度、侧链封端方式、侧链连接方式以及吸附基团对分散性能都有很大的影响;各单一分子结构特点之间对分散性能的影响也是相互制约或叠加的,并不是独立影响的。     

水泥特性对聚羧酸减水剂适应性的影响

从水泥矿物成分、熟料中石膏品种、混合材、碱含量、细度、新鲜程度和温度等方面,分析了水泥对聚羧酸减水剂适应性的影响,并初步探讨了改善聚羧酸减水剂水泥适应性的方法,以期能够解决实际工程问题。     

羧酸-萘共聚型高效减水剂的性能研究

合成了羧酸-萘共聚型高效减水剂(WHJS),阐述了该减水剂的合成工艺,分析了合成产品的红外光谱图,并比较了这一产品与萘磺酸甲醛缩合物(FDN)和聚羧酸减水剂(CoPoCa)在流动度、表面张力、电动电位和保坍性等性能的差别。结果证明:这种共聚型减水剂能把聚羧酸高分子成功地接枝到萘环上,从而克服了传统萘系减水剂的坍落度损失大的缺点,保持了较好的流动度。     

聚羧酸减水剂引气效应复配优化研究

针对聚羧酸减水剂普遍存在的引气量过大,泡径不良等问题,采用"消大泡,引小泡"的工艺方法,将聚羧酸减水剂与不同种类的消泡剂和引气剂进行复配,以砂浆含气量、流动性、抗压强度和孔结构参数为指标,研究减水剂、消泡剂和引气剂三者间的协同配伍关系.结果表明:消泡剂能够显著降低聚羧酸减水剂引入劣质气泡的含量,提高砂浆强度,但会降低砂浆的流动性;引气剂能够增加10～300μm直径范围内的气泡含量,降低消泡剂对砂浆流动性的负面影响,提高砂浆工作性能.因此,通过"消大泡,引小泡"的工艺方法能够在保持砂浆流动性的同时,提高其抗压强度.     

温度对聚羧酸超塑化剂吸附和分散性能的影响

在10℃、20℃、30℃环境下,聚羧酸超塑化剂在水泥颗粒上的吸附量随着温度的升高逐渐增加。10℃、20℃、30℃环境温度下60min后的吸附率分别可以达到47．2％、61．8％、66.2％。初始分散能力随温度的升高而提高,在较高温度下分散保持能力有所下降。在不同温度下,聚羧酸超塑化剂在初始分散阶段的吸附量与分散性能直接相关,呈线性关系;随着温度的升高,吸附量的增加带来的分散性能增加幅度逐渐减小。     

共聚改性型聚羧酸减水剂的研究

聚羧酸减水剂分子最基本的结构单元为聚乙氧基(-OCH_2CH_2-)、羧基(-COO-),通过引入其它活性基因可以优化其的性能。在保持主要分子结构不变的情况下,选择适当的改性剂A、B、C,通过接枝共聚,引入不同功能的官能团,可以明显改善减水剂与水泥的适应性。实验结果表明:引入10%的改性剂A可以明显提高减水率,抑制流动性损失;引入5%的改性剂B,可以明显抑制高C_3S水泥水化,增加流动保持性;引入2%改性剂C可以明显提高减水剂的引气、保水性能     

减缩型聚羧酸系减水剂SRPC-7的合成与性能研究

合成了马来酸二乙二醇单丁醚的酯类单体,将其与甲基烯丙基聚乙二醇和丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、过硫酸铵(APS)等共聚成一种具有良好分散性与保坍能力的减缩型聚羧酸系减水剂SRPC-7.结果表明:2.0％的SRPC-7溶液表面张力为35.2 mN/m,低于普通聚羧酸系减水剂PC的表面张力(53.9 mN/m)...     

接枝聚羧酸系高效减水剂的研究

通过自由基溶液共聚合反应、磺化反应和接枝反应,合成了一类主链带羧基、磺酸基,支链带聚氧乙烯基醚的聚羧酸高效减水剂。利用IR表征了其结构,并考察了产品对水泥净浆流动度和混凝土减水率的影响。结果表明,本研究制备的减水剂对水泥颗粒有较好的分散作用     

酰胺类聚羧酸系减水剂的合成工艺及性能研究

探讨了酰胺类聚羧酸系减水剂的合成工艺,设计采用聚醚胺(PN-220)和聚丙烯酸(PAA)为共聚单体,直接聚合制得减水剂.通过试验,就PAA的相对分子质量、单体比例、聚合温度和时间对砂浆减水率、流动度保持性的影响规律进行了分析.在此基础上设计正交试验,得到最佳合成工艺.就采用最佳工艺所合成的产品,与当前普遍生产使用的以聚乙二醇单甲醚(MPEG)和甲基丙烯酸(MAA)为单体合成的产品进行性能对比,结果表明前者是一种保坍性能优异的聚羧酸系减水剂,适用于坍落度保持性要求很高的混凝土.