一种常温工艺高性能聚羧酸减水剂的合成与应用研究

以乙烯基乙二醇醚聚氧乙烯醚(EPEG-3000)、丙烯酸、功能单体作为主要原材料,巯基丙酸(MPA)为链转移剂,经氧化还原体系引发剂引发,常温条件下(8~20℃)合成了一种既有较高减水率又对机制砂混凝土有较好适应性的聚羧酸减水剂。最佳合成工艺为:初始反应温度10~20℃,n(BA)∶n(AA)∶n(EPEG)=0.7∶3.8∶1.0,MPA掺量为EPEG质量的0.45%。按此工艺合成的聚羧酸减水剂PCA-850在相同掺量下比低温工艺条件下合成的减水剂PCA-810具有更好的坍落度保持性及和易性,且操作温度范围更宽,生产操作性强。

高性能聚氨酯复合保温板制备及其性能研究

采用结构助燃聚醚与刚性良好的聚酯多元醇复配,利用催化剂F催化异氰酸酯发生三聚化反应,制备了性能优异的硬泡聚氨酯材料。通过无机薄毡覆面,在流水线上生产了符合GB 50404—2007《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规程》的NK-YB02聚氨酯复合保温板,并与市面上其它聚氨酯复合板的系统安全使用性能进行了对比。结果表明:无机薄毡能降低聚氨酯硬泡的饱和吸水量,提高硬泡聚氨酯的燃烧性能和尺寸稳定性。NK-YB02聚氨酯复合保温板在40℃以下表现为收缩,且温度降低,收缩增大;在40℃以上表现为膨胀,且温度升高,膨胀增大。NK-YB02聚氨酯复合板饱和吸水时间为3 d,不同温度下的尺寸变化稳定时间为28 d。

工业硅灰在高流变环氧粘钢胶中的改性应用研究

通过试验考察掺硅灰三元复合填料对环氧树脂流变性能及力学性能影响,研究硅灰对环氧粘钢胶的综合性能改性情况。结果表明:硅灰在环氧粘钢胶中性能发挥与基础填料的掺量关系密切。当三元复合填料体系中硅灰∶石英砂∶滑石粉=5:140:35时,硅灰的掺入使得复合填料级配达到最优化。树脂黏度适中,通过硅灰改性制备出的粘钢胶流变性能优异,整体性能远远超出GB 50367中对A级粘钢胶的性能要求;而基础填料过多过少均在一定程度上限制硅灰对环氧粘钢胶触变及力学性能增强增韧效果。

高强陶粒混凝土性能研究

陶粒混凝土具有无碱骨料反应、隔音和质轻等优点。本文采用松散体积法设计混凝土配合比。除抗压强度外,创新性通过应变片法,利用静态应力应变仪研究陶粒对混凝土的弹性模量和泊松比等力学性能的影响。结果表明,陶粒在使用前需进行浸水1h的预处理,以避免坍落度损失过大;10-15mm粒径陶粒可以使混凝土表观密度达到2000kg/m^(3),同时抗压强度损失小于20%;10mm粒径陶粒混凝土除了轻质高强外,还有一定的韧性。高强陶粒混凝土在一些强度要求较低的民用工程中的应用有广阔前景。

轻质高强抹灰石膏的配制与性能研究

轻质高强抹灰石膏是以脱硫石膏为胶凝材料,通过研究引气剂用量、轻骨料用量、石膏用量等对抹灰石膏的体积密度、抗压强度、拉伸黏结强度等性能的影响,确定了轻质高强抹灰石骨的配比组成,制备的轻质高强抹灰石膏体积密度小于1000kg/m^3,抗压强度大于5.0MPa,并在工程中得到广泛应用。

高强度轻质泡沫混凝土在复合夹芯墙板中的应用研究

以高强度的轻质泡沫混凝土作为芯材制备复合夹芯墙板,研究了不同矿物掺合料掺量、掺加高性能减水剂和不同面密度对复合夹芯墙板物理力学性能的影响。结果表明,矿物掺合料和减水剂可以显著改善复合夹芯墙板的性能,当复合夹芯墙板的面密度为57.2kg/m2时,抗压强度为5.1MPa,性能远远高于GB/T 23451-2009《建筑用轻质隔墙条板》中抗压强度大于3.5MPa的要求。

不同煅烧温度稻壳灰对超高性能混凝土性能的影响研究

超高性能混凝土(UHPC)具有出众的力学性能和耐久性,还可减轻结构自重,节省材料,具有非常大的发展潜力,但UHPC中大量使用昂贵的硅灰,具有较高的造价。因此,本文使用稻壳灰部分替代硅灰,研究了不同煅烧温度(400℃、600℃和800℃)的稻壳灰对超高性能混凝土的流动性、抗折强度、抗压强度和收缩性能的影响。结果表明,600℃为最佳煅烧温度,当硅灰的替代量为10%时UHPC的28d抗压强度可达到167.9MPa,这3种温度下随着稻壳灰掺量的增加,抗压强度会降低,其中800℃降低最明显;稻壳灰的多孔微观结构会有效降低混凝土收缩。

乙二胺四乙酸及其钠盐对钢渣砌块碳化性能的影响

利用加速钢渣的碳化制备建筑材料是一种有效资源化利用钢渣并吸附二氧化碳(CO_(2))的手段。然而,由于CO_(2)的传输和动力学限制,钢渣的碳化通常在高温、高压且纯CO_(2)浓度下进行。为减少加速碳化过程中的能源消耗,在常压和低CO_(2)浓度条件下对钢渣砌块进行加速碳化试验。在钢渣砌块中掺入乙二胺四乙酸(EDTA)及其钠盐乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、乙二胺四乙酸四钠(EDTA-4Na),通过抗压强度和固碳率评估钢渣砌块的碳化性能,并利用X射线衍射(XRD)与扫描电镜图(SEM)分析产物与微观形貌。结果表明,在钢渣砌块中掺入EDTA及其钠盐可提升碳化强度和固碳率,其中增益效果为EDTA-2Na>EDTA-4Na>EDTA。EDTA及其钠盐的掺入并不会改变碳化钢渣的产物种类,但会形成更多颗粒尺寸更小的方解石填充孔隙,使基体致密程度更高。研究结论可为钢渣的资源化利用提供参考。

预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂的合成与应用

采用丙烯酸、马来酸酐、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚2400 （HPEG2400）、异戊烯醇聚氧乙烯醚2400 （TPEG2400）、N-羟甲基丙烯酰胺、甲基丙烯磺酸钠,合成了预应力高强混凝土管桩用聚羧酸减水剂.研究了HPEG/TPEG质量比与丙烯酸/马来酸酐质量比对减水剂的减水性,N-羟甲基丙烯酰胺用量对减水剂黏聚性,亲水亲油平衡值对混凝土含气量,甲基丙烯磺酸钠用量对混凝土凝结时间的影响.对合成的聚羧酸减水剂进行了表征和管桩试生产.结果表明：当m （HPEG2400）∶m （TPEG2400）=1∶1,m（丙烯酸）∶m（马来酸酐）=1∶1,N-羟甲基丙烯酰胺用量为0.35％,亲水亲油平衡值控制在52.5～54.3,甲基丙烯磺酸钠用量为0.7％时,合成的聚羧酸减水剂应用于管桩混凝土,具有低引气、凝结时间短、强度高、黏聚性好、容易离心脱水、不易挂浆等优点.

钨尾矿砂对超高性能混凝土性能的影响

研究了钨尾矿砂对超高性能混凝土(UHPC)工作性能、抗压和抗折强度、干燥收缩性能、抗氯离子渗透性能的影响,并结合压汞法和扫描电子显微镜等微观测试方法分析了钨尾矿砂的作用机理。结果表明:随着UHPC中钨尾矿砂对碳酸钙砂取代率的增加,UHPC的流动性降低,7 d和28 d的抗压和抗折强度提高。UHPC中钨尾矿砂取代率对UHPC前7 d的干燥收缩影响较小,14 d后UHPC的收缩随钨尾矿砂取代率的增加而降低,相比基准组,UHPC的收缩值最高减少了18%。钨尾矿砂能提高UHPC基体的密实度和匀质性,降低孔隙率,细化孔径,提高UHPC的抗氯离子渗透性能。

高触变浅植水泥基锚固胶性能研究

优选4种触变剂改善水泥基锚固胶工艺性能,通过改变胶材比例、掺加胶粉和改性剂B制备了一种高触变性浅植水泥基锚固胶。研究了不同触变剂对水泥基锚固胶触变指数、下垂流度和凝结时间的影响;对比有机锚固胶的拉拔性能,探讨了水泥基无机锚固胶的浅植锚固技术以及后期稳定性。结果表明:掺加0.025%的触变剂A,显著提高了无机锚固胶触变性能;通过优选胶材比例、掺加0.5%胶粉和1%改性剂B,制备了一种下垂流度仅为0.8 mm、抗压强度为64 MPa、拉拔强度高达16.8 MPa的浅植筋无机锚固胶。

基于混料设计的超高强灌浆料配合比优化

矿物掺合料对超高强灌浆料的性能有重要影响。运用混料设计中的极端顶点法对超高强灌浆料胶凝材料组成进行试验设计,揭示了超细粉煤灰(UFFA)、超细矿渣(GGBS)、硅灰(SF)与灌浆料初始流动度和1、28 d抗压强度之间的关系,并以此建立了多响应优化模型,获得最佳值。研究结果表明,UFFA、GGBS、SF的最佳取代量为5%、20%、5%,采用该取代量下的超高强灌浆料28 d氢氧化钙含量最低、结合水含量最高、孔隙率最低。研究结果对水泥基灌浆料配合比优化和基本性能的预测具有重要的指导意义。

水解蛋白石膏缓凝剂的制备与复配研究

通过采用酸溶液水解蛋白原料得到酸解蛋白溶液,经过喷雾干燥制备成水解蛋白石膏缓凝剂。将水解蛋白石膏缓凝剂与氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、苹果酸复配,ATMP可延长初、终凝时间差,苹果酸可延长凝结时间,经过对比确定水解蛋白石膏缓凝剂、ATMP、苹果酸按7∶1∶2的质量比进行复配时,制备的石膏缓凝剂具备缓凝效率高、对石膏强度负面影响小、适应性广等特点。

EDTA改性CaAl-LDH对水泥基材料性能的影响

本文以乙二胺四乙酸二钠作为改性剂,通过焙烧还原法成功制备出改性CaAl-LDHs阻锈剂(CaAl-EDTA LDH),并探明了CaAl-EDTA LDH对水泥基材料宏观性能(流动度、凝结时间、力学性能)及微观性能(产物组成、水化热、孔结构)的影响规律。此外,成型了内埋钢筋的砂浆试件,设置了两种腐蚀模式(内掺氯盐+干湿循环、干湿循环),模拟测试不同掺量(0%、0.5%、1.0%、2.0%、4.0%,质量分数)CaAl-EDTA LDH对实际钢筋混凝土体系的防护效果。结果表明,掺量为0.5%和1.0%的CaAl-EDTA LDH会促进水泥矿物溶解,提高水化放热量,使砂浆早期强度提升。但是EDTA自身具有缓凝效果,当CaAl-EDTA LDH掺量为4.0%时,砂浆水化放热量及早期水化产物生成量严重降低,而28 d净浆总孔隙率增加了4%左右。腐蚀试验结果表明干湿循环模式下CaAl-EDTA LDH未表现出阻锈性能,而在双重腐蚀模式下,CaAl-EDTA LDH在经历90次干湿循环后仍对砂浆中的钢筋存在优异的防腐效果,但掺量应控制在1.0%~2.0%。本文开发的新型阻锈剂对延长钢筋混凝土寿命、提高结构耐久性具有参考意义。

一种新型降黏型聚羧酸减水剂的制备及应用

以甲基丙烯酸酯嵌段聚醚(JHE-220)、丙烯酸(AA)、甲基烯丙基磺酸钠(SMAS)为主要原料,通过共聚反应合成降黏型聚羧酸减水剂PCZ-100。研究酸醚比、反应温度、链转移剂用量、引发剂用量对减水剂性能的影响,测试了降黏型减水剂与减水型减水剂复配比例对混凝土性能的影响。结果表明,PCZ-100的最佳合成条件为:n(JHE-220)∶n(AA)∶n(SMAS)=1.0∶3.5∶0.3,引发剂过硫酸铵、链转移剂3-巯基丙酸用量分别为单体总质量的1.2%、1.7%,反应温度为65~70℃。减水型减水剂PCA-800与最佳工艺合成的PCZ-100按4∶3质量比复合使用可以明显降低混凝土的黏度并且保证混凝土强度。

SO_3对固硫灰渣胶凝系统水化及性能的影响

用外掺煅烧无水石膏方法模拟固硫灰渣中的SO3，研究了SO3对固硫灰渣一硅酸盐水泥熟料（质量比为30：70）系统凝结时间、抗压强度、线性膨胀率、化学结合水量及水化产物的影响规律．结果显示，当系统中SO3含量（质量分数，下同）为2．5％～3．5％时，其初、终凝时间均可达到普通硅酸盐水泥所要求的标准，说明固硫灰渣中无水石膏有一定调凝作用，但无水石膏的调凝效果明显不如二水石膏。此外，系统SO3含量增加，化学结合水量也随之增加，说明SO3对烧黏土质矿物的火山灰活性有一定激发作用．当SO3含量小于3．5％时，系统强度会随之增高；S03含量超过3．5％时，钙矾石生成量较多，系统线性膨胀率增加，导致系统强度有一定程度降低．研究表明，固硫灰渣作掺和料使用时，如果胶凝系统中不掺入二水石膏，则需要控制胶凝系统S03含量为2．5％～3．5％．

水泥掺量对脱硫石膏基自流平材料的影响

主要研究了水泥掺量对石膏基自流平材料力学性能、工作性能、尺寸变化率、微观结构和孔结构的影响。结果表明:在石膏基自流平材料中掺入一定量的水泥,可以优化其孔结构,提高密实度,随着水泥掺量的增加,孔径逐渐细化;当水泥添加量为8%时,自流平材料的工作性能与力学性能达到最优。随着水泥掺量的增加,材料表现出收缩的趋势。

脱硫石膏基轻质保温材料的制备和性能研究

以建筑脱硫石膏为原料,分别通过物理发泡和化学发泡两种方式制备发泡石膏制品。通过测定石膏制品的抗压强度、导热系数、干密度等性能指标,评定发泡石膏工艺。结果表明,采用物理发泡法时,影响制品因素主次顺序为泡沫掺量>水胶比>HPMC掺量;采用化学发泡法制备发泡石膏制品时,发泡剂掺量直接影响发泡脱硫石膏的干密度、强度等性能,水灰比应控制在0.7左右,双氧水发泡剂掺量以6%为宜。

木质素磺酸钠与聚羧酸减水剂复配研究

通过氧化、磺甲基化改性造纸黑液制取木质素磺酸钠（SLS）,磺化度为1.023 7 mmol/L,重均相对分子质量（M_w）为26 320;将SLS与聚羧酸高效减水剂（PCE）按一定比例复配制备复合减水剂,SLS质量分数为10%、20%、30%和40%时,分别制得复合减水剂BPCE1-BPCE4。复合减水剂对水泥颗粒表面吸附层厚度和水泥浆Zeta电位分析表明：吸附层厚度随SLS质量分数增加而增加,水泥浆Zeta电位在SLS质量分数为20%时显示出绝对值最大。采用复配木质素磺酸钠的复合聚羧酸减水剂制备混凝土,复合减水剂掺量0.18%、SLS总掺量1%。通过净浆流动度、胶砂流动度、泌水率、减水率、混凝土抗压强度等指标对复合减水剂进行综合性能分析。结果表明：含20%SLS的复合聚羧酸减水剂BPCE2减水剂综合性能最佳。

用于道路修复加固的地聚合物注浆材料的研制

选用矿粉、粉煤灰为主要原料,通过碱激发剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料,研究了矿物掺量、激发剂、减水剂、缓凝剂、塑性膨胀剂A对注浆材料性能的影响,确定了地聚合物注浆材料的最优配合比为:矿粉掺量30%,粉煤灰掺量70%,FDN减水剂掺量1%,缓凝剂BL掺量1%,激发剂模数1.6、掺量8%,塑性膨胀剂A掺量0.1%。制备的用于道路修复加固的地聚合物注浆材料较好地解决了传统水泥注浆材料耐久性差、使用寿命短等问题,且实际工程应用效果良好。