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.     

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。     

高氧化铁粉煤灰影响聚羧酸减水剂吸附特性的机理

采用净浆流动度、ζ电位、总有机碳(TOC)、红外光谱等实验,研究粉煤灰中氧化铁含量对不同结构聚羧酸减水剂吸附性能的影响,探讨氧化铁影响聚羧酸减水剂对水泥分散性能的机理,并提出了相应改进方法.结果表明:粉煤灰中氧化铁含量对掺不同结构聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度均有很大影响,当氧化铁质量为粉煤灰总质量的18%时相应浆体基本失去流动性;加入硫化钠能使氧化铁与聚羧酸减水剂的吸附性能降低,浆体流动度有所改善.高氧化铁粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附性很强,与普通Ⅱ级粉煤灰相比,外加剂溶液中有机碳的含量要减少1/3.电泳实验表明:氧化铁的含量越多,体系ζ电位绝对值越小,分散稳定性越差.红外光谱表明:硫化钠的加入降低了高氧化铁粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附.     

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.     

聚羧酸类减水剂性能的影响因素

从聚羧酸减水剂的分子结构、分子量、掺入方式、吸附性能、水泥精细度、熟料组分、碱含量、硫酸根离子含量等因素对聚羧酸减水剂性能的影响进行了分析,以探索提高聚羧酸减水剂性能的解决办法。     

萘系高效减水剂添加剂的合成及作用机理研究

为提高萘系高效减水剂的分散稳定性，进行了以顺丁烯二酸聚乙二醇(400，1000)单酯、烯丙基磺酸钠等烯类单体为原料，经共聚合反应合成的聚羧酸型高分子表面活性剂，作为萘系高效减水剂的分散稳定剂的研究。研究了共聚物分子结构中单体种类、相对分子量及侧链长度对水泥净浆分散性及分散稳定性的影响，合成产物对水泥净浆基本无缓凝作用又可使砂浆减水率有所提高、砂浆扩展度保持值亦明显改善；对作用机理进行探讨，认为，掺加了所合成的聚羧酸共聚物的萘系高效减水剂，保留了萘系减水剂对水泥较高的分散性，又赋予水泥颗粒较好的分散稳定性，这是静电斥力与立体效应综合作用的结果。     

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.     

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.     

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.     

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。     

聚羧酸减水剂的合成及其掺混水泥浆后的流动性能

采用水溶液自由基共聚的方法合成聚羧酸高效减水剂, 并通过红外光谱确定了聚羧酸高效减水剂的结构, 考察了聚羧酸高效减水剂侧链的长度、
减水剂在水泥中的掺量、 测试温度等对水泥净浆流动度的影响. 结果表明： 长侧链比短侧链的减水剂流动性更好; 减水剂在水泥中的掺量为其质量分数的0.2%; 随测试温度的升高, 水泥净浆流动度反而降低. 将新合成的聚羧酸高效减水剂与国内外常用产品进行比较, 结果显示性质优良.     

聚醚类减水剂的合成及性能

采用自由基共聚的方法将甲基烯丙基聚氧乙烯醚、 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、 马来酸酐和丙烯酸4种单体合成一系列聚醚类高效减水剂, 并通过红外光谱、 核磁共振氢谱和凝胶渗透色谱(GPC)确认产物结构、 分子量及其分布, 探讨单体配比与合成工艺, 考察减水剂的掺量和温度对水泥净浆流动度及减水率的影响,
 比较该减水剂在不同水泥应用中的适应性. 实验结果表明： 该聚醚类高效减水剂分散性较高, 初始与1 h后净浆流动度分别为310,300 mm, 减水率为35%; 在3种水泥应用中均表现优异.     

P（AA-co-MA）/PEG聚羧酸减水剂的合成及性能研究

以丙烯酸（AA）、马来酸酐（MA）和聚乙二醇（PEG）为原料,以过硫酸钾（KPS）为引发剂,通过原位酯化法合成P（AA-co-MA）/PEG三元共聚型聚羧酸减水剂,探讨各合成因素对减水剂性能的影响。研究表明,最佳合成工艺为：n（PEG）：n（AA）：n（MA）=1.0：1.2：1.0,引发剂用量为1.5%（相对PEG、AA和MA总物质的量分数）、聚合温度为80℃、反应时间为6h。此条件下制得的减水剂具有最优的水泥净浆流动度。     

聚羧酸系高效减水剂聚合反应动力学及其减水性能

采用分子设计原理,用甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯(MPEGAA)、丙烯酸(AA)和马来酸酐(MAD)制备聚羧酸系高效混凝土减水剂,考察了单体总浓度、引发剂浓度、反应温度等因素对高效减水剂聚合反应速率的影响,建立了聚合反应动力学关系式,即r∝cI0.590 3c0M.808 9e-5 465/T。通过测定水泥净浆流动度,考察了高效混凝土减水剂的减水性能,确定了较理想的合成工艺条件,即单体物质的量比n(MPEGAA)∶n(AA)∶n(MAD)=1∶1.50∶0.36,引发剂占单体总质量的2.5%,反应温度为60℃,反应时间为6h。     

助磨剂对水泥与减水剂相容性的影响及改善

以净浆流动度作为水泥与减水剂相容性的评价指标,试验研究了多种助磨剂对水泥与萘系减水剂或聚羧酸减水剂相容性的影响规律,探讨了缓凝剂和引气剂对水泥与减水剂相容性的改善作用。结果表明,助磨剂对水泥与萘系减水剂相容性的影响较大,对水泥与聚羧酸减水剂相容性的影响较小。缓凝剂和引气剂均能改善水泥与萘系减水剂的相容性,随其掺加量的增加,改善作用逐渐增大。含缓凝剂/引气剂的复合助磨剂对水泥净浆流动度有一定的改善作用,并延缓水泥的凝结时间。含缓凝剂的复合助磨剂对水泥有增强作用,而含引气剂的复合助磨剂会降低水泥的胶砂强度。     

含泥量对减水剂性能的影响规律

选取木钠、萘系以及聚羧酸系减水剂,利用 XRD、SEM等测试手段,通过对水泥净浆流动性、凝结时间和强度等宏观性能的研究,分别比较粗集料中的含泥量对其性能的影响规律。结果表明,泥土的掺入缩短了含有 3 种减水剂的水泥净浆的初凝和终凝的时间,且随着含泥量（0% ~ 8%）的增加均呈下降趋势;初始流动度和 1 h 流动度随着含泥量的增加而减小。其中,泥土对聚羧酸减水剂的影响最为明显;含泥量在较小范围之内（w<2%）,在一定程度上可以提高净浆试块的 7 d 强度。