麦草碱木质素的氧化和磺甲基化改性

针对麦草碱木质素水溶性差、相对分子质量低的问题,以Fenton试剂为氧化剂、亚硫酸钠为磺化剂对麦草浆碱木质素进行氧化和磺甲基化改性.采用分子轨道理论对碱木质素和羟甲基化碱木质素分子单元进行了电荷密度计算,发现愈创木基单元中苯环上的C-5位最容易进行磺甲基反应.将麦草碱木质素经氧化后进行磺甲基化反应,得到磺甲基化碱木质素,红外光谱测试表明产物中具有磺酸基的特征吸收峰,电导滴定法测得其磺化度为0.96mmol/g,Zeisel法测得甲氧基含量为5.41%,凝胶渗透色谱测得其重均相对分子质量M-w达6 653.当溶液质量浓度为30 g/L时,溶液表面张力达45.3mN/m.水泥净浆流动度测试表明,产物对水泥净浆的分散性能与木质素磺酸钙相近.     

改性木素磺酸钙GCL1减水剂的作用机理研究

采用物理－化学分析法和扫描电子显微镜研究了木素磺酸钙（CL）和改性木素磺酸钙（GCL1）的减水增强作用，发现GCL1在水泥颗粒表面的饱和吸附量比CL增加了30％，分散性能较好同时，GCL1的表面活性好，润湿作用大；GCL1的起泡力下降，消泡时间缩短，固化水泥净浆中的有害孔隙大大减少，密实度增加，基本上消除了引气性。     

竹浆黑液接枝磺化产物的超滤分级及减水分散性能

采用超滤将竹浆黑液接枝磺化产物(GCL1-JB)分成4个不同分子量范围的级分,采用凝胶渗透色谱进行分子量表征,研究了不同分子量的级分对水泥净浆和砂浆性能的影响.结果表明:高分子量级分对水泥净浆和砂浆的减水分散性能优于低分子量级分;高分子量级分(大于50000)掺量为0.5%时,水灰比为0.29的水泥净浆流动度达287mm,120min经时流动度损失为7%,砂浆的3天、7天和28天抗压强度比分别为159.4%、193.4%和143.8%;中等分子量级分具有很强的引气性和缓凝作用,可改善新拌砂浆的工作性,但是硬化砂浆后期的抗压强度较低;中分子量级分(10000～50000)掺量为0.5%时,水泥净浆的初凝时间延长140 min,终凝时间延长297 min,28天砂浆抗压强度比达99.8%.     

木质素改性产物的吸附与分散性能

为了研究木质素改性产物(GCL1-JB)的结构对其分散稳定性及吸附特性的影响,通过向GCL1-JB水溶液中添加二氧六环制备一系列不同构象的GCL1-JB.利用分散稳定仪和逐层自组装技术研究不同构象GCL1-JB对水泥的分散稳定性及吸附特性,发现GCL1-JB的构象越伸展,吸附量越小,但对水泥的分散稳定性更好.GCL1-JB构象较伸展时,能平坦地吸附在固体表面,形成致密平整的吸附膜,有效阻止水泥颗粒间的相互凝聚.这也是GCL1-JB分散稳定性优于木质素磺酸钠的重要原因.     

改性木质素系外加剂对水泥砂浆性能的影响

研究了改性木质素系外加剂GCL1-M对水泥砂浆物理力学性能和微观结构的影响,结果表明,GCL1－M砂浆减水率达到30%,掺砂浆28天抗压强度比达到了120%。掺GCL1-M砂浆的渗透压力比达到330%,比掺CLS的砂浆提高了1倍多。氮吸附测试和电子扫描显微观测等结果表明,GCL1-M减慢了水泥水化反应放热速度,降低砂浆的总孔容积,阻塞毛细管通道,提高砂浆的抗渗能力。吸附性能、Zeta电位及环境扫描电镜测试结果表明,GCL1－M在水泥颗粒表面形成网状结构吸附,增加了颗粒间的静电斥力位能,增强了对水泥砂浆的分散和保水作用,有利于提高水泥砂浆的抗渗性能和抗压强度。     

酸析木素的接枝磺化改性及减水增强作用

通过接枝反应在酸析木素上引入活性分子链,提高其磺化活性,得到接枝磺化酸析木素;采用红外光谱研究了接枝磺化酸析木素的分子结构,并对其减水增强性能进行了研究.结果表明:接枝磺化酸析木素分子中含有较多的磺酸基和酚羟基,分子中的甲氧基被活性基团所取代,使产物具有更大的活性;接枝磺化酸析木素以70%和60%的用量(占减水剂总掺量的百分数)与木钙复配,可分别得到减水剂MCL1和MCL2,当水灰比为0.28、掺量为0.6%时,掺复配产品的水泥净浆流动度达230mm以上,掺量为0.8%时,掺复配产品的水泥净浆初凝时间延长50~80min,终凝时间延长6~7 h;掺MCL1的砂浆的减水率为25.5%,7天和28天抗压强度比分别为135%和123%,其对水泥的减水增强作用与萘系高效减水剂FDN相当.     

水溶性高聚物在盾构隧道注浆材料中的应用研究

研究了羧甲基纤维素、聚乙烯醇和聚丙烯酸钠三种高聚物对掺高效减水剂GCL1—3A的盾构隧道注浆材料泌水、流动度、凝结时间以及水泥净浆流变性的影响,结果表明,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠对注浆材料都具有良好的保水性,聚乙烯醇在6h后才显示出一定的保水效果。在3％（质量分数）掺量（相对于减水剂用量）下,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠可提高注浆材料的流动度和稳定性。此外,羧甲基纤维素和聚丙烯酸钠具有促凝作用,而聚乙烯醇具有缓凝作用。掺加羧甲基纤维素或聚丙烯酸钠的注浆材料初凝时间均为13h左右,比未掺加高聚物的注浆材料的初凝时间缩短了1h。     

木质素磺酸盐外加剂对水泥砂浆性能的影响

针对水泥砂浆抗压强度低及抗渗性能差的问题,采用造纸废液主要成分--木质素磺酸钙为主要原料制备木质素系砂浆外加剂GCL1-M.水泥砂浆物理力学性能和微观结构测试结果表明,添加GCL1-M的砂浆减水率达到了30%,与未掺外加剂的砂浆相比,掺0.30%GCL1-M的硬化砂浆的28天抗压强度提高了20%,渗透压力提高了230%.氮吸附测试和电子扫描显微观测等结果表明,GCL1-M可减慢水泥的水化反应放热速度,降低砂浆的孔径,提高砂浆的抗渗性能.吸附性能及环境扫描电镜等测试结果表明,GCL1-M在水泥颗粒表面可形成网状结构吸附,同时可增加颗粒间的静电斥力位能,从而增强了对水泥砂浆的分散和保水作用,有利于提高砂浆的抗渗性能和抗压强度.