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。

硫氰酸钠与聚羧酸减水剂复配对水泥水化的影响研究

采用硫氰酸钠(SN)对普通聚羧酸减水剂(PC)进行复配改性,旨在开发一种低温、早强型聚羧酸减水剂。对比测试了PC与PC+SN对水泥胶砂与混凝土在低温(5℃)和常温(20℃)两种养护温度下强度发展的影响,通过对水泥水化热与水泥浆体化学结合水、水化产物、微结构与孔结构的测试,分析了SN早强剂对水泥浆体早期水化性能的影响。结果表明:在养护温度5℃时,掺入PC+SN的水泥胶砂1 d、3 d、7 d、28 d强度较掺PC比,分别提高了138.5%、48.3%、51.2%、17.2%,掺入PC+SN的混凝土1 d、3 d、7 d、28 d强度分别增长了182.1%、35.2%、34.9%、31%,而20℃条件养护时PC+SN的早强效果并不显著;PC复配SN早强剂后,增加了水泥早期水化放热速率与放热量,提高了水泥的水化程度,且浆体的水化产物数量增多,孔隙率降低,孔径减小,从而有利于混凝土早期强度的提高。

聚丙烯酰胺与减水剂对水泥水化的影响

聚丙烯酰胺(PAM)对水泥水化及性能的影响限制了机制砂的规模化应用。本文研究了三种典型聚丙烯酰胺(PAM)与聚羧酸减水剂(PCE)、萘系减水剂(FDN)相互作用对水泥浆体早期性能的影响。研究发现,PAM与PCE、FDN相互作用会显著提升水泥浆体的剪切应力,对其流动性有负面影响。PAM的桥接效应减弱了PCE、FDN的静电斥力作用,束缚了部分可反应的自由水,降低了水泥浆体水化放热量和水化产物生成量。随着PAM掺量增加,PAM-PCE体系主要是纳米孔增加,但对强度影响较小,而PAM-FDN体系,孔隙增加集中在微米孔,强度下降显著。三种PAM中,阳离子PAM(APAM)与PCE、FDN的相互作用会显著抑制水泥水化产物的生成。

聚羧酸减水剂侧链结构对水泥水化影响规律研究

合成一系列不同侧链结构的聚羧酸减水剂KH,通过测试掺KH水泥净浆的流动度、凝结时间、化学收缩、电阻率及水泥砂浆3d、7d、28d的抗压强度,讨论KH侧链结构对水泥初始性能和水化产物的影响规律。试验结果表明,当n(MAAMPEA)∶n(MAA)=1∶3时,随着侧链长度的增长,KH对水泥颗粒分散性增大,分散保持性降低;水泥水化初期,KH抑制了C3A和C3S的水化,且随着侧链长度的增长,抑制作用依次减弱。

聚羧酸减水剂侧链密度对水泥早期水化特性的影响

通过对减水剂作用下水泥浆体的流动性、凝结时间、Ca2+浓度、化学收缩、XRD的研究分析,讨论了减水剂侧链上羧基(—COOR)和聚氧乙烯基(—OC2H4—)的相对密度对水泥早龄期水化特性的影响。结果表明,随着侧链上聚氧乙烯基密度的增大,凝结时间延长,水泥浆体的流动性增大,分散效果增强,而分散保持性逐渐减小;当n(—COOR)∶n(—OC2H4—)=1∶3时,水化1min和1h的水泥塑性浆体溶液中的Ca2+浓度呈现较高值,水泥净浆早期化学收缩相对最大;1d及28d的硬化浆体的XRD分析结果也显示,当n(—COOR)∶n(—OC2H4—)=1∶3时,Ca(OH)2衍射峰最明显,水泥颗粒水化充分。因此,合理地控制—COOR与—OC2H4—的摩尔比,可以提高聚羧酸减水剂的分散性及分散保持性,调整水泥的凝结时间及早期的化学收缩特性。

聚羧酸减水剂对水泥水化过程的影响

从水泥浆的液相电导率、pH值和水化程度三方面讨论了聚羧酸共聚物对水泥水化的影响.研究结果表明,共聚物对水泥的水化过程有缓凝作用.共聚物的掺量(即聚灰比)越大其缓凝作用越明显,且在其它配方相同时,侧链聚乙二醇(PEG)的分子量不同,对缓凝作用也有影响,掺入的PEG分子量越大缓凝作用越明显.此外,还利用傅里叶变换红外光谱法验证了聚羧酸共聚物与水泥水化产生的钙离子会发生配位反应,并分析了聚羧酸减水剂对水泥水化的影响机理.

聚羧酸减水剂在水泥水化过程中的微观表现

采用SEM、IR、XRD、pH值和电导率等分析手段研究了聚羧酸减水剂对水泥水化初期的影响,结果表明,聚羧酸减水剂具有减缓水泥的初期水化作用,水泥水化产物的聚合度随水化时间增加而增大,但晶型不改变。在水泥中添加0.3%聚羧酸减水剂,32.5#水泥3d、7d和28d的抗压强度分别提高了50.9%、40.4%、35%。

聚羧酸系减水剂组成与结构特征对水泥水化进程的影响

通过自由基共聚合反应制备了7种具有不同侧链聚合度、分子质量和羧基/侧链比的聚羧酸系减水剂(PC),并采用微量热仪对掺有这些减水剂的水泥浆体的水化热进行了测定,发现制备的PC均可以加速水泥的初期水化进程,但延缓后期的水化;侧链聚合度的增大,延缓了水泥的初始水化,但加速后期的水化;分子质量的增大,延缓了初期水化,而对后期水化则基本没有影响;随着MAA/MAA-MPEG摩尔比的增加,对初期水化先延缓而后加速,但延缓后期水化。

聚羧酸减水剂对水泥水化历程的影响

通过测定掺聚羧酸减水剂水泥浆体的凝结时间、化学收缩、初期水化放热、抗压强度，同时利用XRD分析，对减水剂作用下水泥水化进行了研究。结果表明：聚羧酸减水剂在具有较好分散性的同时具有较强的缓凝作用，有效抑制初期水化，而不影响后期水化。随掺量的增加缓凝时间增长、化学收缩减小，第一放热温峰增强，第二放热温峰延迟和消弱；随掺量增加，水化1d的CH特征衍射峰明显降低，28d的CH特征衍射峰增强，当掺量为w（减水剂）=1．5％时，3d强度降低10％-30％，7d强度降低5％-15％，而28d强度无明显降低。

聚羧酸减水剂对硫铝酸盐水泥水化及硬化的影响

为研究聚羧酸减水剂(PCE)对硫铝酸盐水泥(SAC)水化及硬化的影响,本工作以PCE对SAC标准稠度用水量、初始流动度、经时损失、粘度、凝结时间以及强度的影响进行了试验,同时测试了PCE对SAC浆体的水化温升以及水化产物的影响。结果表明:PCE在SAC浆体中的最佳掺量为0. 4%,减水率可达33%以上,初始流动度可达375 mm以上,初凝与终凝时间分别由24 min和36 min延至117 min和129 min。PCE对SAC浆体的流动度改善明显,并产生一定的缓凝作用。PCE掺量在0. 2%～0. 4%范围内,早期强度发展缓慢,但不影响其后期强度的增长。PCE掺量为0. 4%时,7 d抗压强度达102 MPa,抗折强度达11. 6 MPa。相比对照组,7 d抗压强度提高41. 8%,抗折强度提高20. 8%。

水泥水化对聚羧酸减水剂吸附及净浆流动性变化的影响

自密实混凝土(SCC)的流动性保持能力同流动性一样具有十分重要的工程意义。为了从本质上分析自密实混凝土浆体流动性随时间变化的现象,以SCC中对流动性起关键影响作用的基本组成相(水泥净浆)为研究对象,试验使用水泥粉体和两种不同作用类型的聚羧酸减水剂(PC)配制净浆,每隔一定时间检测净浆的流动性、浆体中PC的吸附量以及水化产物的变化情况,分析水泥水化对PC吸附及净浆流动性变化的影响原因。结果表明,单位面积水泥颗粒或水化产物上PC吸附量和净浆流动性间呈现较强的正相关性;早期水化产物钙矾石(AFt)的生成对流动性保持不利。研究为从材料特性方面进行改进,设法减少早期水化产物AFt的生成以提高浆体流动性保持能力提供理论基础。

早强型聚羧酸系减水剂对基准水泥早期水化的影响研究

探究早强型聚羧酸系减水剂(ES-PCE)对水泥水化的作用机制,有助于ES-PCE的研发设计与推广应用。本文通过对水泥水化进程、溶解速率、水化产物生长、凝结时间与抗压强度进行表征,分析了ES-PCE与普通聚羧酸系减水剂(PCE)对基准水泥早期水化的影响机理。结果表明:PCE与ES-PCE均会降低水泥悬浮液的溶解速率;PCE的掺入延缓了水泥水化的诱导期与加速期,降低了水化放热量;而ES-PCE仅略微延迟了水泥水化的诱导期,但缩短了加速期,水化放热量基本不变。与基准水泥相比,ES-PCE分别提早了水泥初凝时间10 min和终凝时间85 min。ES-PCE的掺入提高了水泥早期和后期强度,掺0.2%(质量分数)ES-PCE的水泥7 d抗压强度较基准组提高了14%,而同掺量的PCE强度提高仅为前者的一半。PCE与ES-PCE的掺入释放了水泥颗粒团状絮凝结构中的水分,有利于水泥水化,但二者对水化的影响截然相反;PCE分子结构中大量的羧基络合了溶液中的Ca^(2+),抑制了水泥颗粒表面晶核的形成,起到了一定的缓凝作用;然而,ES-PCE分子结构中羧基含量较低,Ca^(2+)的络合作用较弱,缓凝效果并不明显,在体系中有效水分增多的情况下,反而促进水泥的水化,起到了早强效果。水灰比为0.4的水泥砂浆中,ES-PCE的掺量适宜控制在0.3%以下,在保证减水率的同时,对水泥早期和后期强度均起到一定的增强作用。

聚羧酸系酯醚复配减水剂母液的制备及对水泥水化过程的影响

通过相互复渗技术将自制的聚酯型(PCS-1)和聚醚型(PCS-2)两类减水剂母液复配,系统地研究了两组分掺量变化对其性能的影响。利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重(TG-DTG)和比表面(BET)研究了加入复配母液的硬化水泥石微观结构。结果表明,复配母液减水剂的加入促进了水泥水化,减小了水泥石的比表面积、孔容和孔径。

聚羧酸系高效减水剂对水泥水化性能的影响

通过对水泥水化过程的分析,阐述了减水剂对水泥水化过程的影响,聚羧酸系高效减水剂对水泥水化过程的影响因素及作用机理,与木钙、萘系减水剂相比,分子结构中含有羟基(-OH)、羧基(-COO-)、磺酸基(-SO3-)、聚氧乙烯基(-OCH2CH2-)等官能团的聚羧酸系高效减水剂更易抑制水泥初期水化并形成富钙保护层,延缓结构形成、降低化学收缩。

可溶性碱对掺不同类型聚羧酸系减水剂水泥水化进程的影响

研究了可溶性碱(K2CO3)对掺聚醚型聚羧酸减水剂(PC-1)和聚酯型聚羧酸减水剂(PC-2)的水泥水化热、凝结时间的影响,并对水化产物进行了X-射线衍射分析。结果表明,在掺PC-1或PC-2的水泥中,适当增加可溶性碱含量能降低水化放热速率以及放热量,能明显缩短单硫型水化硫铝酸钙(AFm相)的形成时间,加快水泥的水化进程。当PC-1掺量较低时,少量的可溶性碱对浆体有缓凝效应,过量(大于0.12%)则表现为促凝效应。当PC-1掺量较高(大于0.30%)时,可溶性碱对浆体表现出促凝效应;而对掺PC-2的浆体而言,增加可溶性碱含量能很大程度缩短浆体凝结时间。掺PC-1能使Ca(OH)2(CH相)含量明显增多,可溶性碱则能进一步促进C3S和C2S的深度水化;而在掺PC-2的水泥中,增加可溶性碱含量则会减缓水泥后期水化。

聚羧酸减水剂的合成参数对水泥水化及相容性影响研究

以甲基烯丙基聚氧乙烯醚(TPEG)、甲基丙烯酸磺酸钠(MAS)、丙烯酸、过硫酸铵(APS)等为原材料合成聚羧酸高效减水剂(PCE),并研究了合成工艺参数对PCE分散性的影响。试验结果表明:当酸醚比为4∶1,过硫酸铵、甲基丙烯酸磺酸钠用量分别为单体总质量的4.5%、3.0%时,所制备聚羧酸高效减水剂的分散性最佳;掺入PCE后水泥的水化放热峰延迟,水化放热速率和放热总量均有所提高;同时,合成的聚羧酸高效减水剂与不同种水泥具有良好的适应性,并且与脂肪族减水剂具有良好的协同效应,但与氨基磺酸盐系减水剂、萘系减水剂复掺时水泥净浆流动度降低。

聚羧酸系高效减水剂与缓凝剂复合对水泥水化历程的影响试验研究

通过用聚羧酸系高效减水剂与三聚磷酸钠、硼砂、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、木钙、糖钙、蔗糖等8种缓凝剂复合,研究其复合后对水泥标准稠度净浆凝结时间的影响,以及与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙等4种缓凝剂复合研究其复合后对水泥水化历程的影响。研究结果表明:与三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、糖钙、蔗糖复合使用对标准稠度水泥净浆有促凝作用,而与硼砂、葡萄糖酸钠、木钙复合使用却能显著延长标准稠度水泥净浆凝结时间。但是,当其与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙复合使用时与单独使用聚羧酸系相比,却能推迟水化温峰出现时间,降低1 d、3 d水化热,而且糖钙还能降低温峰。在实际工程应用前应先进行水泥适应性、缓凝剂品种的选择以及掺量试验,以便更经济更有效地满足具体施工要求。

超长侧链梳形聚羧酸减水剂对水泥浆体早期性能的影响

选用2种不同类型的超长聚醚侧链来合成梳形聚羧酸共聚物,并作为水泥体系的分散剂。通过水泥浆体分散、水化行为和强度发展的试验结果表明,超长侧链梳形聚羧酸共聚物比普通梳形聚羧酸共聚物具有更显著加速水泥水化、提高水泥基材料强度的作用。对比2种类型的超长侧链聚羧酸,酯型超长侧链梳形聚羧酸减水剂(PCA-COO)具有更好的早强效果,而醚型超长聚醚侧链梳形聚羧酸减水剂(PCA-O)具有更好的分散作用。

聚羧酸减水剂对铝酸三钙-石膏体系水化调控机理研究

本文通过测定不同掺量的聚羧酸减水剂（PCE）作用下铝酸三钙（C3A）-石膏体系水化热,并采用XRD、SEM、Raman分析了水化产物微观结构的形成规律,研究了PCE对铝酸三钙-石膏体系水化调控机理。结果表明：水灰比为0.6,摩尔比为1∶1的铝酸三钙-石膏体系,水化24~48 h时出现水化热温峰,并生成大量的Aft（钙矾石）;PCE掺量不同对铝酸三钙-石膏体体系的水化调控存在延缓与加速水化的双重作用,当掺量为0.1%~0.3%时,PCE抑制铝酸三钙-石膏体系水化放热及AFt的形成;当掺量为0.5%时,PCE促进铝酸三钙-石膏体系水化放热,加速AFt的形成。

减水保坍型聚羧酸减水剂的合成及性能研究

以4-羟丁基乙烯基聚氧乙烯醚(VPEG)大单体、丙烯酸(AA)为主要原料,引入保坍单体丙烯酸羟乙酯(HEA),以巯基丙酸(MPA)为链转移剂,在H_(2)O_(2)/L-抗坏血酸(V_(C))氧化还原引发体系下,通过自由基聚合制备出减水保坍型聚羧酸减水剂(V-HEA)。通过红外光谱、凝胶色谱测试对合成的V-HEA进行分子结构表征,并与市售保坍型聚羧酸减水剂(HPWR-S)进行水化热与混凝土性能对比分析。结果表明,V-HEA的最佳合成工艺参数为酸醚比4.4,酯醚比2.5,引发剂、硫酸亚铁和链转移剂掺量分别占大单体质量的0.76%、0.10%和0.74%。掺入硫酸亚铁可提高单体的转化率,且V-HEA的数均分子量为17650,重均分子量为42713,单体转化率高达95.03%。掺入V-HEA时混凝土的水化峰值温度较掺入HPWR-S时延迟4 h 24 min,且第二水化速率峰出现时间延迟约4 h,更加延缓水泥的水化。掺入V-HEA的混凝土2 h坍落度仅损失5.8%,且混凝土强度与掺入HPWR-S产品相当,V-HEA具有较好的应用前景。