PAM对含泥体系中聚羧酸减水剂分散作用的影响

目的研究骨料中的泥对聚羧酸减水剂(PCE)分散作用的影响,并合成聚合物降低泥对聚羧酸减水剂的分散作用.方法以丙烯酰胺(AM)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为链转移剂,合成一种低分子量的丙烯酰胺聚合物(PAM),并测试了不同含泥条件下水泥对聚羧酸减水剂的吸附量以及水泥的流动度,确定PAM的合理配比.结果自制的聚丙烯酰胺可明显改善泥对减水剂吸附,在细骨料含泥质量分数为5%、减水剂掺量为0.3%、水灰质量比为0.29条件下,PAM的最佳掺量为1.2%,泥对聚羧酸减水剂的影响可明显降低.结论泥与水泥相比对聚羧酸减水剂的吸附量较大,蒙脱石对于PCE的吸附导致减水剂失效;PAM与PCE之间存在吸附竞争,PAM可优先吸附,有利于水泥流动度的改善.     

泥对掺聚羧酸减水剂的水泥浆体分散性的影响

为了揭示含泥量对聚羧酸减水剂分散能力的影响,试验选择净浆流动度和黏度两个指标,研究泥对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性质的影响,并利用IR、UV手段分析确定了泥的滤液对聚羧酸减水剂分子结构的影响及碱性环境中聚羧酸减水剂在泥颗粒表面的吸附规律。结果表明：当泥取代水泥质量的15%时,聚羧酸减水剂由于泥的存在已无分散效果;增大聚羧酸减水剂掺量可以提高含泥水泥浆体的分散性;泥的滤液不会改变聚羧酸减水剂的分子结构、对聚羧酸减水剂的分散能力无不利影响;在饱和石灰水模拟的碱性环境中,泥对减水剂的吸附很快,初始时间里(6 min内)泥就已经充分吸附了聚羧酸减水剂,泥对聚羧酸减水剂的吸附量为水泥的4倍左右。     

聚羧酸分子量对净浆流变性能的影响

试验研究了水泥净浆的流变曲线、颗粒堆积密实度、间隙液黏度和聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizers,PCE)的吸附量,探究了相同流动度下PCE分子量对水泥净浆流变性能的影响及其内在机理.结果表明:PCE存在一个最佳的分子量范围,使得处于该范围的PCE具有最强的分散能力.在选取的4种PCE中,重均分子量为29.582 kg/mol的PCE减水剂的分散性能最佳.由于桥接作用的存在,分子量大的PCE需要更多地吸附在水泥颗粒表面,以增大颗粒间距,使得浆体的屈服应力(流动度)基本相同.此时,浆体的剩余黏度主要受颗粒堆积密实度与固相体积分数的影响,呈现出随PCE分子量增加而逐渐降低的变化规律.     

酯类小单体对聚羧酸减水剂缓释行为的影响

分别以丙烯酸羟乙酯(HEA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)、衣康酸二甲酯(DEI)、富马酸二甲酯(DMF)作为功能小单体,丙烯酸和甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)为主要原料,在氧化-还原体系下,成功制备了一系列缓释型聚羧酸减水剂(PCE)。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)等对目标产物的结构进行了表征。根据水泥净浆的流动性对比结果,确定了合成的减水剂在不同时间所达到的最大流动度,考察了不同酯类单体对聚羧酸减水剂的缓释性及分散保持性能的影响,并测试了水泥浆体的Zeta电位、PCE的吸附行为。结果表明: DEI的缓释效果优于HEA和HPA,水泥浆流动度在2 h内从190 mm达到255 mm,大大延长了减水剂PCE在水泥表面的吸附时间和流动度保持时间,在实际应用中具有良好的参考意义和应用前景。     

聚羧酸高效水泥减水剂的合成及性能

采用先酯化后共聚的方法合成聚羧酸系减水剂,考察以甲基丙烯酸(MMA)和甲氧基聚乙二醇(MPEG)为原料酯化合成大单体甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA)过程中阻聚剂对苯二酚用量、酸醇摩尔比、反应温度等对酯化率的影响.以大单体MPEGMA与马来酸酐、MMA和2丙烯酰胺基2甲基丙烷磺酸共聚合成聚羧酸类减水剂,考察减水剂合成过程中MPEG相对分子质量和引发剂过硫酸铵用量以及减水剂掺量对减水剂性能的影响.结果表明:阻聚剂质量分数为0.4%、酸醇摩尔比为1.5:1、反应温度为120℃时,酯化率可达到92.3%.当MPEG相对分子质量为1000、引发剂的质量分数为5%,合成的减水剂掺量质量分数为0.3%时,水泥的净浆流动度可达281mm.     

泥粉对聚羧酸减水剂水泥净浆流变性的影响

为探究泥粉和聚羧酸减水剂对水泥净浆流变性的影响,在掺入聚羧酸减水剂母液和两种复配助剂的基础上,分别外掺1%,2%,3%的高岭土型和蒙脱土型泥粉,并采用Bingham流变模型系统地研究泥粉掺量、种类和聚羧酸减水剂助剂对水泥净浆屈服应力及塑性粘度的影响规律.通过X射线(XRD)小角度衍射、总有机碳(TOC)、Zeta电位对宏观试验结果进行验证.结果表明:增大泥粉掺量可降低聚羧酸减水剂水泥净浆的流变性;高岭土型普通黏土对降低聚羧酸减水剂水泥净浆流变性的程度小于蒙脱土型膨润土;异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG类)保坍型助剂F1对水泥净浆流变性的促进作用大于异丁烯基聚氧乙烯醚(HPEG类)减水型助剂F2.     

含不同官能团聚羧酸减水剂的吸附分散性能

通过水溶液自由基聚合法合成了含有不同官能团的聚羧酸减水剂,并研究了不同结构聚羧酸减水剂的吸附-分散性能,以及其对水泥水化性能的影响.结果表明:含酰胺基的聚羧酸减水剂对水泥浆体流动度的削弱程度最大,含酯基官能团的聚羧酸减水剂对水泥浆体流动度的影响程度较小.含磺酸基团的聚羧酸减水剂吸附性能增强;而含酰胺基及酯基的聚羧酸减水剂的吸附性能削弱.含酯基官能团的聚羧酸减水剂显著延缓了水泥水化诱导期,相比之下,含磺酸基官能团的聚羧酸减水剂提高了水泥水化加速期的最大水化放热速率.     

聚羧酸减水剂对水泥浆结合氯离子性能的影响

从氯离子等温吸附、吸附动力学及吸附热力学3个方面,研究聚羧酸减水剂对水泥浆结合氯离子性能的影响,同时应用XRD微观测试技术研究其作用机理。结果表明:掺入聚羧酸减水剂使水泥浆体结合氯离子能力减弱,且水灰比越小,这种影响作用则越大;掺入聚羧酸减水剂的水泥浆体对氯离子的固化过程,短期内符合准一级动力学方程,表现为物理吸附,长期内符合准二级动力学方程,表现为化学结合,其中随着聚羧酸减水剂掺量的增大,吸附速率逐渐减小;聚羧酸减水剂使水泥浆结合氯离子过程中的自由能变、焓变和熵变都减小,且这个过程是自发、放热的;掺入聚羧酸减水剂主要影响水泥浆体对氯离子的物理吸附,对化学结合没有明显影响。     

含抗泥功能单体的聚羧酸减水剂的制备及抗泥性能

采用聚乙二醇400(PEG400)合成了一种新型抗泥功能单体(FM),并将其引入到聚羧酸减水剂(PCE)的分子结构上,制备了几种抗泥型聚羧酸减水剂(AC-PCE)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)对FM和PCE进行表征,分别通过净浆流动度和砂浆流变性试验考察PCE在含蒙脱土(MMT)水泥净浆和水泥砂浆中的分散性能,并研究了PCE在MMT上的吸附特性。结果显示,与不含FM的聚羧酸减水剂相比,AC-PCE减少了在MMT上的吸附量,抑制了MMT的插层吸附,降低了含MMT水泥净浆经时流动度损失以及含MMT水泥砂浆的屈服应力。研究表明,AC-PCE具有良好的抗泥性能。     

缓释型聚羧酸减水剂的合成和性能研究

本文使用马来酸酐、丙烯酸羟乙酯和甲基烯丙基聚氧乙烯醚大单体通过水溶液自由基共聚法合成了一种缓释型聚羧酸减水剂,并讨论了原料配比和合成工艺对减水剂性能的影响.结果表明,当n(MA)∶n(TPEG)∶n(HEA)=3.5∶1∶1,引发剂用量为单体总质量的3.0%,反应温度为80℃,反应时间为4.5h,所合成的减水剂在掺量0.2%时,即使在35℃高温下,水泥净浆流动度初始达258mm,1.5h时仅损失30mm,达到了很好的缓释效果.     

新型保坍型聚羧酸系减水剂的合成及性能研究

采用水溶液聚合法,将烯丙基聚乙二醇(APEG)与丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)共聚合成聚羧酸系减水剂,探讨了AA与APEG的摩尔比、AM与APEG的摩尔比、MAS与APEG的摩尔比、反应浓度、加料方式、引发剂用量(相对于所有单体质量和的百分比)、共聚温度和反应时间对所合成聚羧酸系减水剂性能的影响.结果表明:采用最佳合成工艺参数制备的减水剂在掺量仅为水泥用量的0.8％(质量分数)时就具有良好的减水率、保坍性.     

木质素磺酸钙改性聚羧酸的研制及其保水性能

为解决工程上聚羧酸高效减水剂(PCE)对掺量敏感和容易出现离析泌水的问题,采用水溶液聚合法和复配法,以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMA)、丙烯酸(AA)、木质素磺酸钙(CL)为原料,制备共聚型木质素磺酸钙改性聚羧酸高效减水剂(GCL-PCE)和复配型木质素磺酸钙改性聚羧酸高效减水剂(FCLPCE),研究了木质素磺酸钙用量对两者保水性等性能的影响,并与改性前的聚羧酸高效减水剂进行对比.通过FT-IR证明,GCL-PCE与FCL-PCE被成功制备,随着CL用量的增加,掺FCL-PCE和GCL-PCE的砂浆泌水率比总体呈先上升后下降的趋势,掺FCL-PCE的砂浆泌水率比均小于100%,保水性好,符合高效减水剂泌水率比≤100%的要求.当CL用量达10%,GCL-PCE掺量达0.2%时的减水率为23.16%;当CL用量相同时,GCL-PCE的减水分散作用较FCL-PCE更佳.     

聚醚接枝聚羧酸系高效减水剂合成

采用烯丙基聚氧乙烯醚(APEG)、甲基丙烯酸(MAA)、马来酸酐(MA)以及甲基丙烯磺酸钠(MAS)为单体,以过硫酸铵为引发剂,在水溶液中共聚合成聚醚接枝的聚羧酸系减水剂.考察单体摩尔比、引发剂用量、聚合温度以及聚合时间等因素对减水剂分散性能的影响.研究结果表明:最佳合成工艺条件为n(MA)∶n(MAA)∶n(APEG)∶n(MAS)=2.5∶3.0∶1.0∶0.5,引发剂用量为单体总质量的5%,聚合温度为90℃,反应时间4~5 h,合成的减水剂其水泥净浆流动度可达235 mm,说明研究合成的聚羧酸系减水剂对水泥具有较好的分散性.     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响

系统研究了硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性及水化性能的影响.结果表明:硫酸盐降低了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,削弱了聚羧酸减水剂对水泥浆体的分散作用.随着硫酸盐掺量的增加,聚羧酸减水剂分散性能下降.少量硫酸盐延缓了水化加速期最大水化放热速率峰的出现,并且提高了最大水化放热速率.而大量硫酸盐则使得水泥水化诱导期缩短,最大水化速率峰显著提前.大量硫酸盐的加入促进了水泥浆体中钙矾石(AFt)的生成,削弱了水化铝酸钙(CAH)的生成.MgSO4对于水泥浆体中水化产物生成的促进作用最明显.掺加MgSO4的水泥水化产物中含有大量细丝状水化硫铝酸盐产物.MgSO4对水泥水化具有显著延缓作用,水化产物结晶成核作用较缓慢,从而使得水化产物生成及分布更加均匀,形状更加细小.     

水溶液中共聚合成聚羧酸系高效减水剂及其性能

以活性大单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA)、甲基丙烯酸、马来酸酐和烯丙基磺酸钠为原料,在水溶液中共聚合成聚羧酸系混凝土高效减水剂.考察了单体的摩尔配比、引发剂种类和用量以及甲氧基聚乙二醇(MPEG)分子量等合成条件对减水剂性能的影响.结果表明,最佳的减水剂合成条件为:马来酸酐、MPEGMA、甲基丙烯酸和烯丙基磺酸钠摩尔比为3:4:1:2,引发剂过硫酸铵用量为单体总质量的2.0%,MPEG分子量为1 300.在上述条件下制备得到的聚羧酸减水剂具有良好的分散性和保塑性,掺入该减水剂0.3%(质量分数)的水泥净浆流动度可达到290 mm.     

大分子反应法制备聚羧酸系减水剂的正交实验研究

通过大分子反应,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。运用正交实验分析法,研究了苯乙烯、马来酸酐、聚乙二醇的摩尔比及催化剂用量、反应时间等因素对聚羧酸减水剂性能及羧酸接枝率的影响,得到合成该减水剂的最佳配方和工艺条件。     

小单体结构改性在聚羧酸减水剂中的作用研究

丙烯酸和马来酸酐是聚羧酸减水剂生产中常用的小单体。对小单体分子结构中的吸附基团进行修饰改性，合成了水溶性丙烯酸酯类化合物和马来酸单甲酯小单体，进而制备了新型聚羧酸减水剂。新型聚羧酸减水剂的应用性能试验表明，该减水剂能显著提高水泥浆的分散保持能力，使水泥浆在较长时间内保持良好的流动性能。实验表明，通过引入改性基团，改变聚羧酸高效减水剂分子结构中主链上吸附基团的组成和分布，可以有效提高聚羧酸减水剂的应用性能。同时，无须对改性小单体进行纯化和后处理，适合工业化生产，也为聚羧酸减水剂的改性研究提供了新的思路。     

聚羧酸分子结构对水泥砂浆早强性能的影响

以甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯磺酸钠(MAS)、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PMA45)为共聚单体,以过硫酸铵为引发剂,合成了一系列聚羧酸高效减水剂.通过测定硬化砂浆早期强度以及采用扫描电镜观察早期水泥石形貌,研究了不同原料配比对聚羧酸高效减水剂早强性能的影响.结果表明,聚羧酸高效减水剂早强性能随着PMA45用量的增...     

白炭黑改性聚羧酸减水剂及其对水泥胶砂性能的影响

白炭黑(气相法SiO_2)能够有效改善水泥胶砂力学性能和耐久性,但不容易均匀分散在水泥浆体中,一般需同时配入高效减水剂复合使用。提出利用白炭黑对聚羧酸减水剂进行改性,并将其应用于水泥胶砂制备,一方面保留聚羧酸减水剂的高效减水效应,另一方面将白炭黑以较为均匀的方式引入到水泥基材料中,提高其物理力学性能。研究结果表明:相比于未改性聚羧酸减水剂,在一定条件下得到的白炭黑改性聚羧酸减水剂能够有效改善水泥胶砂工作性能和力学性能。当改性温度为60℃、改性时间为6 h、聚羧酸减水剂与白炭黑减水剂质量比为100:3时,白炭黑改性聚羧酸减水剂对水泥胶砂扩展度和力学强度的改善效果最佳,水泥胶砂扩展度达到197 mm,28 d抗压强度为57.8 MPa。     

聚醚接枝聚羧酸系减水剂合成工艺研究

采用可聚合单体直接共聚法,以过硫酸铵(APS)为引发剂,选用丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、烯丙基聚氧乙烯醚(JFB-23)为单体合成了聚羧酸系减水剂,考察了SMAS、从、JFB-23物质的量之比、引发剂用量、聚合温度、滴加时间和保温时间对合成的聚羧酸减水剂性能的影响.减水剂的结构和分子质量分别用FTIR和GPC进行表征.结果表明最佳实验条件为SMAS、AA、JFB-23的物质的量之比为0.8∶3∶1,引发剂用量为单体总质量的4％,聚合温度为85℃,滴加时间为2h,保温时间2.5h.