不同梳状键接结构聚羧酸在高性能混凝土中的应用性能和作用机理

梳状结构聚羧酸具有优异的分子结构可设计性,为绿色混凝土的生态化、高性能化提供了理论基础和技术支撑。本研究以聚丙烯酸(PAA)、羟基甲氧基聚氧乙烯丙烯醚(HMPEPG)、氨基甲氧基聚氧乙烯丙烯醚(AMPEPG)为反应原料,根据酯化和酰胺化反应,分别设计合成了以酯基和酰胺键接主侧链的梳状结构聚羧酸(PCE),并通过红外光谱(IR)和分子量测试证明了分子结构符合预期设计。水泥净浆和混凝土应用性能结果表明,酯基键接聚羧酸的初始净浆流动度和混凝土早期强度更优,酰胺键接聚羧酸的净浆流动度保持能力和混凝土扩展度更优。二者的作用机理存在显著差异,酯基键接聚羧酸的吸附行为更稳定,更易快速成核水化,酰胺键接聚羧酸的表面张力更低,气-液界面取向能力更强。本研究合成的酯键和酰胺键两种方式连接主侧链的梳状结构聚羧酸可分别应用于高早强要求和高泵送要求的混凝土,具有较好的应用前景和推广价值。     

基于抑制粘土负作用效果的聚羧酸减水剂的设计合成及机理

混凝土原材料附带的粘土具有劣化作用,给高性能混凝土的推广与应用带来了新的难题。本研究首次报道了基于粘土和聚羧酸分子尺寸计算自主设计合成的聚羧酸减水剂(PCE)对粘土负作用的改善效果,并结合吸附量、热重(TG)分析和X射线衍射(XRD)分析揭示了其对粘土负作用的抑制机理。计算结果表明,粘土层间吸附的不是整个PCE分子而是其功能性的聚醚侧链。因此针对性地合成了一种立体大尺寸分子结构的PCE,并由核磁氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)证明了预期结构的存在及其分子量特性。性能评价结果表明,该PCE可在含粘土条件下提高22.2%—35.7%的水泥净浆流动度,并且在高粘土掺量下对混凝土1 h坍落度也有明显改善。这归因于其大尺寸的立体结构能够产生显著的空间位阻效应,避免大分子上的聚醚侧链被全部吸入粘土层间,从而保障优良的减水分散功效,表现出抑制粘土负作用的效果。     

混凝土高性能减水剂的绿色与节能制备方法研究进展

随着“双碳”战略目标和“节能环保”理念的实施，近年来基于绿色材料代替石化原料以及利用新技术手段实现高性能减水剂的节能制备与应用得到了显著进步和飞速发展，展现出巨大的应用潜能。为此，文中从绿色制备及低能耗合成技术两大方面系统综述了高性能减水剂的绿色与节能制备的优势特点，归纳了化学方法和技术原理，分析了其应用效果并展望了未来发展方向，为高性能减水剂材料的绿色与节能制备方法的研究开发提供设计依据。