无碱液体速凝剂与水泥的适应性及水化促凝机理分析

通过微、宏观测试分析,研究了无碱液体速凝剂与水泥基材料的适应性及其水化促凝机理。结果表明:自制无碱液体速凝剂对实验中的三种水泥初凝时间均小于3 min 31 s,终凝时间均小于7 min 35 s表现出良好的适应性,与聚羧酸超塑化剂或萘系超塑化剂复掺时,降低水灰比至0.32时,水泥凝结时间均可达到JC477-2005要求;通过XRD、TG/DTA与SEM分析微观结构得出,速凝剂对1～28 d的水化产物的类型基本没有影响。在掺入速凝剂的水泥-速凝剂-水体系中,速凝剂的主要成分硫酸铝与CH生成微细针柱状AFt,其主要是通过液相反应-沉淀过程形成。结晶水化产物的生长、发展,在水泥颗粒间交叉连续生成网络型结构,而加速凝结;水泥水化早期生成的CH被速凝剂消耗,且形成钙矾石加速了硅酸二钙(C_2S)、硅酸三钙(C_3S)的水化进程,使水泥快速凝结硬化。

早强型聚羧酸减水剂的分子设计与性能研究

基于聚羧酸减水剂的分子可设计性,引入一些特殊基团,优化梳形共聚物分子结构以开发早强型聚羧酸减水剂。在固定甲基丙烯酸酸钠(SMAS)与丙烯酸(AA)摩尔比的条件下,研究丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)以及马来酸酐与三乙醇胺酯化物(TEA-MA)在不同替代率下对早期强度的影响,并进行了相关性能测试,得出AMPS替代率为25%时具有较好的早强效果。

运用激光扫描共聚焦显微镜观察新拌浆体多级絮凝结构

在聚羧酸超塑化剂、萘系超塑化剂、木质素磺酸盐类超塑化剂饱和掺量下,运用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)直接观测三维空间的新拌水泥浆体水泥颗粒与水泥水化颗粒的絮凝情况,研究了不同类型超塑化剂对新拌水泥浆体中絮凝结构的影响规律。研究结果表明,经CLSM观察发现:掺加聚羧酸超塑化剂的水泥浆体内的絮凝结构体积较小且较为分散,而掺加其他类型超塑化剂的浆体内部絮凝结构体积较大且分散不均匀,不同分散强度的超塑化剂会打开不同级次的絮凝结构,从而显示出不同的减水率,由此构建新拌浆体多级絮凝结构理论模型。多级絮凝结构对于认识水泥-水-超塑化剂浆体结构和开发新型超塑化剂具有重要指导意义。

磷酸型聚羧酸超塑化剂的研究进展

本文综述了磷酸型聚羧酸类超塑化剂研究的相关进展,着重介绍了目前具有代表性的磷酸酯型(OPC)与不饱和磷酸型聚羧酸超塑化剂(Ph)的缓凝、降黏机理、其与水泥的相容性,并阐述了运用流变学对比研究掺加普通型聚羧酸超塑化剂(PCE)与Ph对水泥浆体的微观结构的影响。并详细讲述了双酯含量对OPC的分散性能与相容性的影响规律,以及Ph对水泥浆体导电性能与pH的影响规律,最后对磷酸型聚羧酸类超塑化剂的发展前景进行了展望。

基于线上线下混合式教学的纺织纤维科学课程思政建设探索与实践

课程思政建设是高校实现“三全育人”教育目标的有力抓手,纺织纤维科学课程是北京服装学院材料设计与工程学院“艺工融合”实验班的学科基础课,深入挖掘课程中蕴含的思政元素,探索基于线上线下混合式教学的课程思政教学模式,通过课程专业知识点与思政案例相融合的教学方法,更好地将专业教育与思政教育相融合,实现“三全育人”目标。

高吸水树脂内养护混凝土的氯离子渗透及碳化性能

针对高吸水树脂(SAP)影响混凝土的渗透性及耐久性的问题,通过测试盐水浸泡-干燥循环条件下混凝土中氯离子含量、加速碳化条件下碳化深度,研究了预吸水SAP凝胶颗粒、预吸1%(质量分数)硝酸银溶液的SAP凝胶颗粒对混凝土氯离子渗透及碳化性能的影响规律。研究结果表明:在干湿循环条件下,混凝土中的SAP与SAP-Ag颗粒分别起到了"水泵"与"氯泵"的作用,加速了Cl^-在混凝土中的积累和传输,对海工环境下混凝土的抗氯离子侵蚀能力有负面作用。但适量掺加SAP或SAP-Ag颗粒,由于其吸湿膨胀封堵孔隙的作用,阻塞了CO_2的扩散路径,一定程度上提高了混凝土的抗碳化能力。

超塑化剂对新拌水泥浆体多级絮凝结构的影响

在运用光学显微镜观察絮凝结构的基础上,构建了新拌水泥浆体多级絮凝结构模型.应用旋转黏度计测试了掺不同类型超塑化剂新拌水泥浆体的流变参数,探讨了不同类型超塑化剂对新拌水泥浆体多级絮凝结构的作用.结果表明:掺加不同类型的超塑化剂后,新拌水泥浆体的回滞圈面积大小不一,这是由于不同类型超塑化剂可以分散不同水泥颗粒结合力形成的不同级次新拌水泥浆体絮凝结构的缘故;超塑化剂的分散能力越强,新拌水泥浆体中絮凝结构越小、分散越均匀,新拌水泥浆体流动性就越好.

铁尾矿粉对混凝土耐久性能的影响

以河北迁安铁尾矿砂为原料,采用机械与化学-机械活化粉磨制得铁尾矿粉为矿物掺合料,研究了其对混凝土耐久性的影响。通过研究其对硬化浆体的孔结构,混凝土的抗氯离子渗透性能,抗碳化性能以及抗冻融性能的影响得出:化学-机械活化铁尾矿粉最大程度地降低了硬化浆体的总孔隙率与孔隙连通性,同时其抗渗性能优于空白水泥、粉煤灰以及机械活化铁尾矿粉,并且具有良好的抗冻性;但其抗碳化能力略低于空白水泥与机械活化铁尾矿粉混凝土。

机械力活化对铁尾矿活化性能的影响研究

通过机械粉磨时间对铁尾矿粉密度、比表面积、颗粒分布以及微观形貌影响研究得出:随着粉磨时间的延长,铁尾矿粉颗粒逐渐被细化,密度先减后增,比表面积先增后减;粉磨2 h时,比表面积达到最大值770 m^2/kg,粒径(5±2)μm的颗粒含量约为40%,且小于5.13μm的颗粒累积含量最高,但过度粉磨会有弱团聚现象;通过研究机械力活化对铁尾矿粉活性的影响以及红外光谱(IR)分析得出:粉磨2 h的铁尾矿粉在10%~50%掺量下,其3 d、7 d、28 d抗折强度比与活性指数均为最大值,该粉磨时间下最大程度的活化了铁尾矿粉;机械粉磨细化作用使颗粒无序化物质增多,致使活性提高。

一种新型无碱液态速凝剂的研究

试验采用硫酸铝(Al2(SO4)3)、多聚磷酸钠(STPP)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、二乙醇胺(DEA)和甘油(GL)等药品,通过有机-无机复合的方法合成了一种硫酸铝型无碱液体速凝剂,并研究了其对水泥凝结时间和胶砂抗压强度的影响,此外,还通过综合热分析等微观检测手段研究了掺加速凝剂之后水泥的水化过程。结果表明:当速凝剂掺量为8%时,可使基准水泥的初凝时间缩短至2 min 40 s,终凝时间6 min 20 s;1 d抗压强度达到16.16MPa,28 d抗压强度保留率为109.9%;速凝剂能有效地加快水泥水化,但对水化产物的类型基本没有影响;水泥在短时间内能够迅速凝结的主要原因是速凝剂对于初始水化期的促进作用;而提高胶砂抗压强度的主要原因是速凝剂缩短了水泥水化的诱导期,使水化加速期被提前。

酯类聚羧酸减水剂的微波制备与性能表征

利用微波技术清洁、高效、靶向等特点,分别采用微波合成法和常规油浴法,以聚乙二醇单甲醚(MPEG),甲基丙烯酸(MAA)等原材料制备甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMAA),并进一步聚合成酯类聚羧酸减水剂进行性能对比.分别研究了酸醇比、催化剂用量、阻聚剂用量、反应时间、酯化温度以及微波功率对酯化大单体酯化率的影响规律,并基于微波合成法得出最优配比与工艺方案:n(MAA)∶n(MPEG)=5.0∶1.0,催化剂用量为MPEG质量的4.5%,阻聚剂用量为MAA质量的0.28%,酯化温度为120℃,酯化时间为100min,微波功率为1 000W.微波合成法的酯化率为93.47%,是常规油浴法的1.14倍,反应速率为常规油浴法的4.8倍.通过水泥净浆流动度试验、流变学研究以及红外光谱分析得出,微波合成法更有利于酯化大单体酯键的形成,且合成的酯类聚羧酸减水剂分散性及分散保持性更优.

侧链不同封端方式聚羧酸系减水剂的合成及性能研究

以甲基烯丙基聚乙二醇(TPEG)为大单体,丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、苯乙烯磺酸钠(SSS)为小单体,多元共聚合成不同侧链封端方式PC。通过对不同侧链封端方式的PC进行有机碳含量测试、流变性能测试、净浆流动度测试等比较出不同阴离子封端的PC的性能差异。从而比较出不同类型侧链封端对PC的影响。试验表明侧链封端方式的不同对PC性能影响较大,在阴离子封端中,磺酸基的效果最好。

马来酸酐聚羧酸减水剂的合成、表征与缓释机理

聚羧酸减水剂(PC)是现代高性能混凝土不可或缺的组分,本文以马来酸酐(MAH)、丙烯酸(AA)、甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)为单体,采用水溶液自由聚合的方法合成马来酸酐聚羧酸减水剂(MAHPC);实验通过IR及GPC对减水剂分子进行相应的结构性能表征,明确了MAHPC的分子结构为带有长侧链的梳状结构。实验结果表明:随着MAH对AA替代量的增加,MAHPC分子中的COO–浓度减小,从而在水泥颗粒表面的吸附量减小,对水泥浆体的分散性能减弱;MAHPC对水泥浆体具有较好的缓释性,经过3h流动度损失后,水泥浆体仍有良好的工作性;MAHPC分子中的COO–浓度对水泥浆体的流动度有直接影响,在碱性环境的水泥浆体中,MAHPC中的酸酐键水解生成COO–,COO–作为锚固基团,吸附于显示正电性的水泥颗粒及水泥水化物上,发挥其烷氧基长侧链的空间位阻和静电斥力效应,两者协同达到分散水泥颗粒的作用。

减水剂对水泥浆体流变参数影响的数学分析

水泥浆体流变参数是衡量减水剂(SPs)对水泥颗粒分散能力的一种方法。依流变曲线中回滞圈面积的大小可判断减水剂破坏水泥浆体絮凝结构能力的大小。本文采用旋转粘度计测定不同转速下水泥浆体的流变参数,得出回滞圈,采用最小二乘法和线性回归方法计算回滞圈面积。结果表明:氨基磺酸盐减水剂(AS)的面积最大,为73836 Pa·s-1,其次是萘系减水剂(PNS),为10555 Pa·s-1,再次是脂肪类减水剂(FAS),为7635 Pa·s-1,酯类聚羧酸减水剂(PCB)和醚类聚羧酸减水剂(PC)的面积分别为256 Pa·s-1和158 Pa·s-1。计算结果与实际减水率大小一致,为分析各减水剂减水率大小提供理论依据。

两性型聚羧酸减水剂与粉煤灰的相容性研究

采用不同粉煤灰掺量混凝土,分别掺入两种减水剂—阴离子型聚羧酸减水剂（PCan）和两性型聚羧酸减水剂（PCam）,粉煤灰取代水泥总量为10%-50%,设计塌落度在（200±20）mm,测试混凝土塑性阶段和硬化阶段性能,以及通过总有机碳（TOC）实验,探讨两性型聚羧酸减水剂PCam与粉煤灰的相容性。结果表明：掺入减水剂,能有效降低混凝土用水量,PCam作用效果甚与PCan,减水率超过30%,能有效改善因粉煤灰掺入而导致早期强度的不足,提高20%以上强度。TOC吸附量表明硅酸盐水泥颗粒表面的吸附规律不同于水泥颗粒,由于粉煤灰颗粒较为光滑并且表面动电位为负值,因此对高效减水剂的吸附能力较弱。PCam阳离子基团的引入,使得其饱和吸附量大于普通阴离子型聚羧酸减水剂（PCan）,相同掺量下具有更高塌落度及较低塌落度损失。因此,PCam阳离子基团的引入,增大了减水剂对粉煤灰颗粒的吸附量,与粉煤灰具有更好的相容性。

不同功能性官能团聚羧酸减水剂分散性能研究

以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酸(AA)为单体,以过硫酸铵(APS)为引发剂,共聚制得聚羧酸减水剂(SPs)。通过分别引入苯乙烯(SM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)和对苯乙烯磷酸(VPPA)来调整功能性官能团的种类和用量,研究其对水泥净浆流动度、Zeta电位和吸附量的影响。研究发现,在减水剂中引入适量磷酸基可有效增大水泥净浆流动度,磺酸基次之,而苯乙烯会降低水泥浆体流动度;通过Zeta电位及吸附量测试得出,含有磷酸基的减水剂吸附在水泥颗粒表面的数量最多,且静电斥力最大,磺酸基次之,苯乙烯最少。

三乙醇胺对聚羧酸减水剂的改性协同效应

由于聚羧酸减水剂可延缓水泥的水化,使得水泥混凝土早期强度发展缓慢,限制了聚羧酸减水剂在预制混凝土以及寒冷气候等建筑物的使用。针对这个问题,采用三乙醇胺(TEA)与3种聚羧酸减水剂进行复配改性,旨在研究复配改性后的减水剂对水泥分散性、凝结时间、水泥试块强度等性能的影响。结果表明,TEA与聚羧酸减水剂复合使用后,显著提高了水泥试块的早期强度,不同程度地改变了水泥凝结时间,稍微降低了水泥分散性。与萘系减水剂相比,复合改性后的聚羧酸减水剂在水泥试块早强和分散性等方面有优势。

硅烷改性聚羧酸减水剂-Na_2SO_4-水泥体系分散及流变性能的研究

采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570),丙烯酸(AA)以及甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)单体,通过自由基聚合法合成了硅烷改性聚羧酸减水剂(SPC)。试验研究了引入硅烷官能团后,减水剂分子成分、电荷密度以及对Na_2SO_4-水泥体系分散及流变性能的影响规律。研究结果表明,在SPC红外特征峰中发现了Si-O的伸缩振动峰,说明SPC成功引入硅烷官能团;电荷密度测试表明,PC比SPC具有较高的-COO-含量;通过分散性能、流变性能及吸附量测试,表明与PC相比,SPC能够通过≡Si-OH与水泥颗粒表面的-OH发生化学缩合反应,提高减水剂分子在Na_2SO_4-水泥体系中对水泥颗粒表面的吸附能力,降低屈服应力和塑性粘度,从而提高减水剂对水泥浆体的分散及流变性能。

无热源制备聚羧酸减水剂工艺及性能研究

在无热源条件下,以甲基烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸、对苯乙烯磺酸钠为原料,通过自由基聚合方法合成聚羧酸减水剂。本文通过阐述正交原理,以水泥净浆流动度表征减水剂对水泥浆体的分散能力,研究了5个因素对其分散能力的影响,并确定了最佳合成工艺,即:n(丙烯酸)∶n(对苯乙烯磺酸钠)∶n(巯基乙酸)∶n(抗坏血酸)∶n(过硫酸铵)=4.1∶0.3∶0.18∶0.01∶0.24,随后考察了单因素对其性能的影响。然后选取性能最优的聚羧酸减水剂(SPC)与相同工艺60℃合成的减水剂(PC)做混凝土性能测试,结果表明掺加SPC的混凝土坍落度及扩展度较大;最后将SPC做红外光谱分析显示,所合成的SPC含有聚氧乙烯基、羧基、羟基、磺酸基等基团。研究表明,无热源条件下聚羧酸减水剂的分散性能优秀,可应用于生产实践。

KPS-NaHSO_3体系梳型聚羧酸系陶瓷分散剂的合成及性能研究

以羟基纤维素(HEC)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)为单体,采用水溶液自由基聚合的方法制备了一种梳型阴离子型陶瓷分散剂。通过试验,研究了各反应条件对添加了0.3%(相对于绝干料浆质量)梳型HEC/AA/SMAS聚羧酸系高效陶瓷分散剂的陶瓷坯体料浆流动时间和厚化度的影响。结果表明,梳型HEC/AA/SMAS聚羧酸高效陶瓷分散剂最佳合成条件为:HEC的用量为0.05 g,NaHSO3的用量为0.45 g,聚合温度为80℃,聚合时间为2 h。当梳型HEC/AA/SMAS聚羧酸系高效陶瓷分散剂掺量为0.3%(相对于绝干料浆质量)时,陶瓷坯体料浆体系的流出时间降至36.3 s,厚化度降至10.05。