聚羧酸系高效减水剂的研究开发

评述了聚羧酸系减水剂的研究现状，重点讨论了聚羧酸系减水剂的微观结构、作用机理以及化学合成。     

新型蔗糖基聚羧酸高效减水剂的合成与性能

以自制甲基丙烯酸蔗糖酯（MASE）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸（MAA）、烯丙基磺酸钠和烯丙基聚乙二醇（A PEG ）为原料,以过硫酸钾为引发剂,自由基共聚法合成蔗糖基聚羧酸高效减水剂。研究了反应时间、蔗糖酯含量及引发剂用量对蔗糖基聚羧酸高效减水剂性能的影响。并通过流动度测试、红外光谱表征及黏度对减水剂的结构与性能进行了分析与比较。各组分物质的量nAA ：nMAA ：nSAS ：nAPEG ：nMASE ＝3∶1∶2∶1∶0．2,MASE含量为4．9wt．％,引发剂为单体用量1．9wt．％,反应时间为5h时合成的减水剂性能最好。在水灰比为0．29,折固掺量为0．3w t ．％,水泥净浆流动度达到340mm。     

适用于聚羧酸减水剂的混凝土激发剂研究

提出一种适用于聚羧酸减水剂的复合矿物混凝土激发剂,研究了在不同养护条件、不同掺量下,激发剂对混凝土工作性能及各龄期强度的影响,结合XRD,SEM物相检测探讨了激发剂作用机理,并在连江可门港口泊位工程中试用,测试了掺激发剂混凝土的耐久性能.宏观测试结果表明所研激发剂I型对混凝土工作性能影响不大,能够提高混凝土早期强度,且对后期强度及长期耐久性能无不良影响;微观分析表明激发剂I型的掺入加速了C2S,C3S等矿物的水化,并激发了粉煤灰、矿粉的二次水化反应,混凝土强度发展拐点提前出现.     

Effects of molecular structure of polycarboxylate-type superplasticizer on the hydration properties of C3S

Effects of polycarboxylate-type superplasticizer(PC) molecular structure on the hydration heat of tricalcium silicate(C3S) paste and polymerization degree of hydration products(C-S-H gel) were researched by using TAM AIR isothermal microcalorimetry(TA) and 29Si nuclear magnetic resonance(NMR).Methoxy polyethylene glycol-methacrylates-based polycarboxylate superplasticizers with different side chain lengths and main chain lengths were employed.PC molecules with shorter main chain or longer side chains caused stronger retardation of C3S early hydration and lesser increase of C3S 3 d hydration degree.NMR measurement indicated that the incorporation of PC increased the hydration degree of C3S paste and the polymerization degree of silicon-oxygen tetrahedron of C-S-H gel.The tendency for C3S 7 d hydration degree to improve was more pronounced while PC molecules with longer main chain or shorter side chain were added.Whereas,PC molecules with longer main chains or longer side chains increased the 7 d polymerization degree of C-S-H gel.     

粘土对聚羧酸减水剂性能的影响及机理研究

粘土作为杂质存在于混凝土的组分如砂石中,粘土对聚羧酸减水剂有较强的吸附性,从而影响混凝土的工作性。研究了不同粘土对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体及砂浆流动性的影响规律,探讨了聚羧酸减水剂与粘土的相互作用机理。研究结果表明,不同粘土对水泥浆体的流动性有不同程度的影响,蒙脱土和膨润土相对于高岭土及筛分土对砂浆的流动性影响更为显著;同时,相对于不掺聚羧酸的砂浆,粘土对掺聚羧酸减水剂砂浆的流动性影响更为显著。粘土自身的吸附性与疏水基的定向吸附共同作用及粘土中的金属离子与聚羧酸的螯合作用可能是粘土吸附聚羧酸减水剂的机理。     

聚羧酸减水剂在水泥和泥土表面的吸附行为

采用有机碳测定仪研究了水泥、泥土和水体系中聚羧酸减水剂吸附量与吸附时间、减水剂浓度、体系温度的关系。同时,对减水剂吸附模型和吸附热进行了分析,探讨了聚羧酸减水剂在水泥、泥土颗粒表面的吸附特性。结果表明:水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随时间延长不断增加,最后达到平衡,同时,泥土比水泥对减水剂的吸附量要大,泥土的掺入量为0.5%就会大大降低水泥净浆的流动度;聚羧酸减水剂的吸附基本符合Langmuir等温吸附模型,水泥和泥土对减水剂的饱和吸附量分别为3.7mg/g和10.1mg/g;水泥和泥土对聚羧酸减水剂的吸附量随温度的增大而减小,其吸附是一个放热过程。     

聚羧酸减水剂对不同晶型C3S早期水化放热的影响

采用水化微量热仪研究了不同类型聚羧酸减水剂对不同晶型C3S水化放热特性的影响。结果表明:单斜晶系(M)C3S、三方晶系(R)C3S的水化放热速率峰值相比三斜晶系(T)C3S显著降低,且水化放热峰出现延迟,MC3S的水化放热峰延迟最明显。三种晶型C3S的3d水化放热总量由大到小为:TC3S、MC3S、RC3S。不同分子结构的甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯系聚羧酸减水剂,主链越短,支链越长,对TC3S的水化延迟作用越大。乙烯基聚乙二醇醚系聚羧酸减水剂对三种晶型C3S的水化放热过程延迟作用由大到小为:RC3S、MC3S、TC3S。对水化放热曲线进行的Krstulovic-Dabic模型研究表明,C3S的水化过程为NG-D类型水化历程。     

聚羧酸减水剂对再生石膏性能的影响

对比研究了聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizer,PCS)对原生与再生石膏性能的影响,并通过SEM、粒径分析对其作用机理进行分析。结果表明:PCS对再生石膏与原生石膏性能影响差异显著,相同掺量下,PCS对再生石膏具有更强的减水能力;随PCS掺量增加,原生石膏凝结时间延长,而再生石膏的凝结时间却呈先缩短后延长的趋势;原生石膏2h强度与干强分别在0.12%、0.15%掺量下达到峰值,之后强度降低;而随PCS掺量的增加,再生石膏强度不断增加,在掺量0.20%内,并无再生石膏最佳的PCS掺量。分析表明,再生石膏较大的比表面积和较小的粒径是导致PCS对其产生较好减水效果的主要因素,随PCS掺量的增加,再生石膏硬化体致密度增加、晶体搭接更紧密,因此其强度大幅提高。     

聚羧酸系超塑化剂分子结构对C3S水化行为的影响

采用等温量热仪、热分析、扫描电镜等测试手段,研究了3种聚羧酸系超塑化剂(PCs)对硅酸三钙(C3S)水化行为的影响;采用总有机碳测定了不同分子结构的PCs在C3S颗粒上的吸附动力学。结果表明：PCs的掺入大大增加了C3S的诱导期;减缓了C3S的早期水化,但对水化后期发展有利,其中主链为马来酸酐的PC1对C3S水化3 d的减缓作用最强;共聚物大部分残留在孔隙液中,其所含的羧酸根含量与对C3S的减缓作用呈线性关系;对C3S诱导期的增加可能是改变了氢氧化钙的临界饱和度。     

聚羧酸减水剂在脱硫石膏中的应用性能优势

测试了木质素类、萘系、磺化三聚氰胺系和聚羧酸系减水剂这4种石膏制品常用减水剂对脱硫石膏分散性、凝结时间以及强度的影响.结果表明,聚羧酸减水剂具有优异的分散性能,对凝结时间及试块强度的影响较小.通过提高聚羧酸减水剂的掺量,可以获得高的减水率,从而降低了水膏比,提高了石膏制品的强度;对比掺加不同减水剂的石膏硬化体的晶型结构可以发现,掺聚羧酸减水剂的石膏晶体结晶性好且分布均匀;提高减水率可以缩短石膏制品达到绝干的干燥时间,起到节能降耗的作用,具有显著的经济效益.