含有氨基丙磺酸内盐侧基及改性淀粉支链新型两性减水剂的制备及性能

文章在聚羧酸减水剂组成及制备技术的基础上,通过引入N,N-2-甲基(甲基丙烯酰氧乙基)氨基丙磺酸内盐(DMAPS)及丙烯酸酯磺化淀粉(ASS)制备了新型两性减水剂(NAS),用FTIR和GPC表征了其结构及分子量,结果表明,新型两性减水剂能显著提高水泥浆体的流动度、抗泥性能及混凝土的抗压、抗折强度和耐久性。微观结构形貌表明,混凝土中的孔隙率及孔半径明显减少,结构致密均匀。新型两性减水剂具有这些性能的原因是氨基丙磺酸中的阳离子与阴离子对水泥颗粒及黏土颗粒具有螯合吸附作用,同时其中的烯丙醇聚氧乙烯醚和丙烯酸酯磺化淀粉的长支链在水泥颗粒及黏土颗粒表面形成空间位阻效应,因此其比常规的聚羧酸系及两性减水剂具有优异的抗泥、分散和缓凝效果,能够显著提高混凝土的力学性能及耐久性。

两性聚羧酸减水剂常温合成工艺与性能研究

为高效制备高性能增强型聚羧酸减水剂,以丙烯酸、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚醚为原料,通过水溶液自由基聚合法常温合成了两性聚羧酸减水剂。最佳合成工艺为:聚合温度25℃,反应40 min保温1 h,酸醚比4.0∶1,TGA、H_(2)O_(2)、VC用量分别为EPEG质量的0.30%、0.90%、0.15%,合成的减水剂分散性能能好,增强效果显著。XRD与SEM等分析表明,减水剂折固掺量低于0.2%时,早期均表现对水化微弱的抑制作用,主要影响1 d内氢氧化钙与3 d内钙矾石的生成,掺量越高抑制作用越大;减水剂掺量为0.2%时,3 d内钙矾石的生成减少,但氢氧化钙的分散性能和结晶度提高,7 d龄期时促进生成更多的硅酸盐凝胶,整体密实度高。

基于EPEG单体的两性聚羧酸减水剂的合成及抗泥性能

以活性较高的新型大单体乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚(EPEG)与丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)等进行水溶液自由基聚合反应,合成了抗泥型聚羧酸减水剂PCE-ES和PCE-ESD。采用FTIR、1H NMR进行结构表征,通过水泥净浆流动度测试了减水剂的抗泥性能,并采用XRD和XPS探究不同减水剂与蒙脱土、水泥之间的作用机理。结果表明,当减水剂的掺量为水泥质量的0.25%,蒙脱土掺量3%时,掺PCE-ES和PCE-ESD有一定的抗泥性,且PCE-ESD的抗泥性能更佳;XRD表明,蒙脱土吸附PCE-ES、PCE-ESD的层间距变化不大,说明蒙脱土对减水剂的负面作用一定程度上有所降低,从而提高了减水剂对水泥的分散能力。

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。

两性型聚羧酸减水剂与粉煤灰的相容性研究

采用不同粉煤灰掺混凝土，分别掺入两种减水剂一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％，设计坍落度在（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作用效果甚于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坍落度及较低坍落度损失。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。

一种两性聚羧酸减水剂对水泥净浆及混凝土早期性能的影响

通过引入2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)两种小单体,并采用相对分子量较大的甲基烯丙基聚氧乙烯醚(HPEG)大单体,合成了一种两性聚羧酸减水剂ZQ-3,使用红外光谱对其结构进行了确证。将该减水剂与另外三种聚羧酸减水剂进行了性能对比研究。水泥净浆实验结果表明:减水剂ZQ-3具有良好的分散性及分散性经时保持性能,对净浆的凝结时间影响不大;混凝土实验及XRD分析表明:减水剂ZQ-3能够促进水泥的早期水化,明显提高混凝土蒸养脱模强度和早期强度。

两性型聚羧酸减水剂的制备与应用性能研究

探讨两性型聚羧酸减水剂的合成工艺,设计采用含氨基的中间体衍生物(MAAL)与丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、异戊烯基聚氧乙烯醚(TPEG2400)共聚,通过试验得到适宜的单体摩尔比、聚合温度、滴加反应时间等最佳工艺参数。红外光谱仪和凝胶色谱分析表明,合成减水剂MAALPC分子引入的官能团与预先设计基本相符,分子质量大小适中且分布较为集中。MAALPC的混凝土减水率为28.6%,且具有优良的混凝土中后期增强效果。

一种具有抗泥作用的两性聚羧酸减水剂的低温合成工艺研究

针对目前混凝土砂石中含泥量高的问题,以自制阳离子单体(MADA)、丙烯酸(AA)、异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)为单体,以30%H_2O_2-次磷酸钠(SHP)为氧化还原引发剂,在低温条件下水溶液中通过自由基共聚合成了一种两性聚羧酸减水剂(PCE)。以水泥净浆流动度为评价指标,确定最优合成工艺为:单体物质的量比n(AA)∶n(TPEG)∶n(MADA)为4.0∶1.0∶0.5、30%H_2O_2用量2.0%、m(H_2O_2)∶m(SHP)为2.5∶1、反应温度30℃、单体滴加时间3.0h、保温时间2.5h。采用FTIR表征了两性PCE的分子结构,采用凝胶渗透色谱(GPC)测试了两性PCE的分子量分布,其分子产率达到96.69%。水泥净浆流动度测试结果表明,当水灰比为0.29、两性PCE(M_w为20 180)折固掺量为水泥质量的0.15%时,水泥净浆初始流动度为292mm,60min后的流动度为295mm,具有较好的分散性和分散保持性;当300g水泥中泥土掺量高达5%时,净浆仍具有较好的分散性和分散保持性,表明两性PCE具有较好的抗泥作用。

两性型聚羧酸减水剂与炉渣水泥相容性的研究

在炉渣掺量分别为0、10%、30%和50%的混凝土中,分别掺入阴离子型聚羧酸减水剂(PC)和两性型聚羧酸减水剂(APC),设计坍落度为(210±10)mm,测试混凝土塑性阶段和硬化阶段的性能,探讨两性型聚羧酸减水剂APC与炉渣水泥的相容性。结果表明:APC能更好地提高炉渣水泥体系的吸附分散性能;但是掺入APC同时增大了混凝土引气性,降低硬化混凝土早期强度,不利于大掺量炉渣的使用。

蒸养条件下两性聚羧酸减水剂对胶砂及混凝土强度的影响

合成了阴离子型和两性型聚羧酸减水剂,研究了两类聚羧酸减水剂对水泥水化热、蒸养胶砂和蒸养混凝土强度的影响。结果表明:在蒸养条件下,与阴离子型聚羧酸减水剂相比,掺两性型聚羧酸减水剂的水泥水化温峰更高;在相同水灰比时,掺两性聚羧酸减水剂的蒸养胶砂和蒸养混凝土的强度也更高。XRD分析可知,掺入两性聚羧酸减水剂在蒸养条件下生成更多的AFm和氢氧化钙,促进了C_3S和C_2S的水化。

两性型聚羧酸减水剂对早期水泥水化性能的影响

通过前期研究,制备了一种含氨基基团的两性型聚羧酸减水剂(MAALPC),测试了MAALPC对水泥水化速率的影响和抗泥性能。结果表明,MAALPC可推迟水泥水化速率峰值到来的时间,并具有较好的抗泥性能。通过紫外-可见分光光度和红外光谱分析,探讨了其对早期水泥水化的影响。

非氯型两性聚羧酸减水剂的合成及其性能研究

采用自制不含氯离子两性单体SPB、丙烯酸、异丁烯聚氧乙烯醚(HPEG-2400)合成非氯型两性聚羧酸减水剂。采用核磁表征了减水剂结构,并测试了水泥水化热、水泥砂浆抗压强度以及减水剂对Na-蒙脱土(Na-Mmt)的适应性。结果表明,10%SPB单体引入阴离子型聚羧酸减水剂结构制备的非氯型两性聚羧酸减水剂SPCA9-1,可以有效提高水泥净浆流动度及砂浆的抗压强度,不影响水泥后期水化进程,水泥体系中1%Na-蒙脱土含量对其分散性影响较小。

抗泥型两性聚羧酸减水剂的制备及性能研究

以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、丙烯酸(AA)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)为单体,过氧化氢(H2O2)/抗坏血酸(Vc)为引发剂,3-巯基丙酸(3-MPA)为链转移剂,合成了两性聚羧酸减水剂。以水泥净浆流动度为评价指标,确定最优单体摩尔比为n(TPEG2400)∶n(AA)∶n(DMC)=1.0∶3.2∶0.3。测试结果表明,当水灰比为0.29、两性聚羧酸减水剂折固掺量为水泥质量的0.13%时,水泥净浆初始流动度为275 mm,60 min流动度为245 mm,具有较好的分散性和分散保持性。当水泥中膨润土含量达2%,减水剂折固掺量为0.13%时,APC2具有较好的抗泥性,且具有良好的分散保持性能。

非氯双梳型两性聚羧酸减水剂的合成与性能研究

采用自制不含氯离子的羧酸类两性单体SKG及AA、ITA、不饱和聚醚HPEG进行水溶液聚合,制得非氯双梳型两性聚羧酸减水剂SPC,采用傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱对SKG和SPC的结构进行了表征,并通过GPC分析、Zeta电位试验对SPC的分散机理进行了分析。水泥净浆和混凝土试验结果表明,在含泥量较高的情况下,SPC具有优异的分散性及分散保持性,同时能在一定程度上改善混凝土拌合物的和易性,抗泥保坍效果良好。

两性聚羧酸侧链结构对水泥浆体早期性能的影响

通过自由基聚合的方法合成了相同阳离子含量、侧链密度，侧链聚合度为22—176的一系列醚型两性聚羧酸系减水剂（Amphoteric Polycarboxylate Superplasticizers，APC），以及侧链聚合度为112的酯键桥接APC。通过测试不同APC在水泥浆体中的吸附特性。及其对水泥浆体Zeta电位、流动度、早期强度、水化放热速率等的影响规律，研究了APC侧链结构对水泥浆体早期性能的影响。结果表明：不同结构APC对水泥浆体Zeta电位的改变均较小。随着侧链长度的增加,APC在水泥浆体中的吸附量先增加后减小。酯型APC的吸附能力较醚型的差。侧链较长且具有酯键桥接基团的APC均能够促进水泥水化过程，从而提高硬化水泥浆体的早期强度。

两性聚羧酸减水剂与矿渣水泥相容性研究

在不同矿渣掺量的混凝土中,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),矿渣取代水泥总量为10%~50%,设计坍落度在(200±20)mm,测试混凝土塑性阶段和硬化阶段性能,探讨两性型聚羧酸减水剂PCam与矿渣的相容性。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,减水率在30%以上。矿渣的掺入导致混凝土早期强度不高,并且随着矿渣掺量的增加混凝土的早期强度越低,PCam的加入能有效改善因矿渣掺入而导致早期强度的不足,提高15%以上强度。

两性甜菜碱聚羧酸减水剂的合成与性能

以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG2400)、丙烯酸(AA)和3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]胺]丙烷-1-磺酸内盐(SBMA)为单体,过氧化氢(H2O_2)/抗坏血酸(Vc)为引发剂,3-巯基丙酸(3-MPA)为链转移剂,采用氧化还原体系,在常温条件下合成了一种两性甜菜碱聚羧酸减水剂SPC。以水泥净浆流动度为评价指标,测试结果表明,水灰比为0.29、SPC折固掺量为水泥质量0.15%时,在纯水泥净浆和水泥中膨润土掺量为1%时,SPC与普通聚羧酸减水剂相比具有较好的分散性、缓释性及抗泥性。

超低掺量氧化石墨烯的分散行为及其对水泥基材料结构与性能的影响

研究了氧化石墨烯(GO)纳米片层在水相及分散剂作用下的存在状态及分散行为,发现GO在水泥基材料中存在掺量大、成本高及应用效果不稳定不显著的主要原因是:GO纳米片层容易团聚导致其在水泥基体中分散不均匀。为此制备了两性聚羧酸分散剂(APC)及与GO的复合物(APC-GO),研究发现GO在APCGO复合物中不再以团簇式聚集态存在,而是主要吸附在APC多支链分子上并呈现多支链状的分散状态,通过掺入APC-GO复合物引入与水泥质量比为0.0003%的超低掺量GO,能够显著提高水泥基材料的力学性能和耐久性。SEM显示掺入APC-GO的水泥基材料具有规整致密的微观结构形貌,说明了GO在水泥基体中能够均匀分散,且对水泥水化产物的形貌和结构具有规整性调控效果,研究结果对GO在水泥基材料中的应用具有指导意义。