聚羧酸系超塑化剂合成及其对水泥基材料性能的影响(英文)

采用酯化工艺合成了一种含聚氧化乙烯基的聚乙二醇单甲醚单甲基丙烯酸酯,以该单体和甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸乙酯、丙烯酰胺等单体合成了聚羧酸系超塑化剂。用红外光谱和凝胶渗透色谱表征了其分子结构及分子量分布,研究了聚羧酸系超塑化剂对水泥基材料的分散性、分散保持能力及抗压强度的影响,用zeta电位法讨论了其分散和分散稳定作用机理。结果表明:所合成的聚羧酸系超塑化剂有利于水泥强度的稳定发展,具有良好的分散保持能力,其分散性及分散保持能力与聚合单体的摩尔比、官能团种类和聚氧化乙烯侧链的长度有关。聚羧酸系超塑化剂的掺量(质量分数)为0.3%时,90min内水泥净浆流动度保持率高达98.1%。

石膏对新型聚羧酸系超塑化剂在水泥表面吸附行为的影响研究

通过调整石膏含量和形态,考察硫酸根离子对聚羧酸系超塑化剂在水泥表面吸附行为的影响。试验结果表明,随着石膏含量的增加,超塑化剂在水泥上的吸附量和吸附率都逐渐减少。石膏的形态对吸附行为有一定的影响,无水石膏的加入使聚羧酸系超塑化剂在水泥上的吸附率增大;相同形态(均为二水石膏)、不同种类的石膏吸附率不同,磷石膏的吸附率更大。提出了可以通过增减硫酸根离子的量,来改变水泥和聚羧酸系超塑化剂之间的吸附量。

聚羧酸系超塑化剂与水泥单矿的界面作用及对单矿水化的影响

聚羧酸系超塑化剂(PC)与水泥颗粒间的相互作用是开发新型PC的理论前提,而水泥组成的复杂性使PC与水泥单矿间的作用研究成为热点。本文综述了PC在单矿上的吸附特性及其吸附对单矿zeta电位与水化的影响。PC在单矿上存在不均匀吸附;在铝酸三钙上的插层作用与其分子结构具有内在联系;单矿的zeta电位值与溶液组成息息相关;最后介绍了PC对单矿水化行为及水化产物影响。

聚羧酸系超塑化剂分子结构对C_3S水化行为的影响

采用等温量热仪、热分析、扫描电镜等测试手段,研究了3种聚羧酸系超塑化剂(PCs)对硅酸三钙(C3S)水化行为的影响;采用总有机碳测定了不同分子结构的PCs在C3S颗粒上的吸附动力学。结果表明:PCs的掺入大大增加了C3S的诱导期;减缓了C3S的早期水化,但对水化后期发展有利,其中主链为马来酸酐的PC1对C3S水化3d的减缓作用最强;共聚物大部分残留在孔隙液中,其所含的羧酸根含量与对C3S的减缓作用呈线性关系;对C3S诱导期的增加可能是改变了氢氧化钙的临界饱和度。

聚羧酸系超塑化剂研究进展

回顾了聚羧酸系超塑化剂的发展历程,着重介绍了近年来的研究热点。早期研究主要集中于聚羧酸系超塑化剂分子结构对其分散作用的影响,后期更侧重于聚羧酸系超塑化剂与水泥的吸附、分散作用等机理的研究。目前,随着研究的深入及聚羧酸系超塑化剂发展的细化,许多研究者更专注于聚羧酸系超塑化剂在复杂体系中实现特定功能的研究,高保坍型、黏土抵抗型和早强型聚羧酸系超塑化剂亦因此成为近年来研究的热点和前沿课题。

羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理及分子结构模型设计

简要讨论了羧酸系混凝土超塑化剂的作用机理和分子设计原理,并详细分析了各种不同超塑化剂分子结构模型与分散和保坍性能之间的关系,提出了新型超塑化剂的分子设计原则,设计了一种集大减水、高保坍、低掺量的分子结构模型,对模型进行了试验验证,结果证实了其分子设计原则的可行性。

聚羧酸超塑化剂/膜分离组分与水泥或复合胶凝材料体系的相容性研究

采用超滤膜法将自制聚羧酸超塑化剂PC0(重均分子量为107900Da)分离成4种不同分子量范围的分离组分(F1、F2、F3、F4),重均分子量分别为215700Da、79160Da、28570Da、3751Da。通过净浆流动度表征了该聚羧酸超塑化剂/分离组分与胶凝材料体系的相容性。研究结果表明,自制聚羧酸超塑化剂及各分离组分对同种水泥的相容性优劣顺序均为:F2>F1>PC0>F3>F4;重均分子量为79160Da的F2对3种水泥浆体均有较优的分散性,重均分子量为3751Da的F4对水泥浆体无分散性。对聚羧酸超塑化剂及其分离液与不同矿物掺合料复合浆体的相容性进行比较,得出:聚羧酸超塑化剂/分离液与单掺粉煤灰、矿粉、硅灰的复合胶凝材料体系的相容性顺序分别为F2>PC0>F1>F3;F2>PC0>F1>F3;F2>PC0>F1(F3对掺加硅灰的复合浆体无分散性)。

吸附聚羧酸系与萘系超塑化剂水泥颗粒的电性行为研究

水泥颗粒表面的电性质是新拌水泥浆体分散的重要因素之一。文章通过不同掺量萘系(UNF-5)和聚羧酸系(COPOCA202)超塑化剂的水泥颗粒表面电位试验和此两种超塑化剂饱和掺量以及未掺超塑化剂时水泥颗粒表面电位随时间变化试验,认为:超塑化剂的掺入使水泥颗粒电性统一,掺UNF-5带负电,掺COPOCA202则带正电,并随时间的延长其绝对值均逐渐降低;这种电性统一是新拌水泥浆体分散的重要来源;COPOCA202系比UNF-5对表面电位改变能力小。

聚羧酸超塑化剂／膜分离组分与水泥或复合胶凝材料体系的相容性研究

采用超滤膜法将自制聚羧酸超塑化剂PCO（重均分子量为107900Da）分离成4种不同分子量范围的分离纽分（F1、F2、F3、F4），重均分子量分别为215700Da、79160Da、28570Da、3751Da。通过净浆流动度表征了该聚羧酸超塑化剂／分离组分与胶凝材料体系的相容性。研究结果表明，自制聚羧酸超塑化剂及各分离组分对同种水泥的相容性优劣顺序均为：F2〉F1〉PC0〉F3〉F4；重均分子量为79160Da的F2对3种水泥浆体均有较优的分散性，重均分子量为3751Da的F4对水泥浆体无分散性。对聚羧酸超塑化剂及其分离液与不同矿物掺合料复合浆体的相容性进行比较，得出：聚羧酸超塑化剂／分离液与单掺粉煤灰、矿粉、硅灰的复合胶凝材料体系的相容性顺序分别为F2〉PC0〉F1〉F3〉；F2〉PC0〉F1〉F3〉；F2〉PC0〉F1（F3对掺加硅灰的复合浆体无分散性）。

超高强混凝土中各组分与聚羧酸系超塑化剂之间的相互作用(英文)

超高强混凝土(ultra-high strength concrete,UHSC)的水灰比小于0.25,含有大量的硅灰等微细组分,这有利于颗粒的最优紧密堆积。硅灰的表面化学效应以及较大的表面积使其成为UHSC中最难被分散的组分。由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯及甲代烯丙基磺酸合成的聚羧酸系超塑化剂能使水泥颗粒被有效润湿,然而烯丙醚-马来酸酐合成的聚羧酸系超塑化剂可以很好地分散硅灰。这2种不同的聚羧酸系超塑化剂的复合可以使其拥有不同的分子结构,从而赋予超高强混凝土很好的流动性。当只加入1种聚羧酸系超塑化剂时其掺量为1%(质量分数,下同),而当加入这种复合聚羧酸系超塑化剂时掺量为0.5%就足够了。这2种类型的聚羧酸系超塑化剂的协同效应是由于它们的选择性吸附:甲基丙烯酸盐基的聚羧酸系超塑化剂主要吸附在水泥颗粒表面,而烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂主要吸附在硅灰颗粒表面。实验表明:小分子量的有机酸阴离子(如:柠檬酸盐、葡萄糖酸盐及酒石酸盐中的阴离子)与聚羧酸系超塑化剂之间具有潜在的协同作用。只需加入0.1%的这些阴离子即可显著提高烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂的作用效果。这些阴离子可以起到一种辅助作用,它们同时吸附在水泥颗粒表面以及硅灰颗粒表面。水泥颗粒的表面首先由这些阴离子所占据,而硅灰颗粒表面吸附了烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂和这些阴离子。这些阴离子起到了一种很强的静电分散效应,使烯丙醚基聚羧酸系超塑化剂的空间位阻效应得到加强。虽然聚羧酸系超塑化剂阴离子具有缓凝作用,但是使用这种复合聚羧酸系仍能制备出高早强混凝土。

含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响

在掺人由聚羧酸系超塑化剂和引气剂复合而成的泵送剂的情况下，通过改变复合泵送剂中引气剂的用量来调整全尾砂膏体胶结充填料浆中的含气量，研究含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆各项性能（坍落度、分层度、泌水率，硬化后的抗压强度等）的影响。结果表明：料浆中含气量的增加可以明显改善料浆的分层度和泌水性，并提高料浆的坍落度；但同时引气含量过高则会导致料浆硬化后的抗压强度的急剧下降。采用文中的原材料和泵送剂，全尾砂膏体胶结充填料浆最佳含气量为7．5％--9．5％。

渠道聚丙烯纤维混凝土自由收缩性能研究

针对渠道衬砌混凝土存在的收缩裂缝问题，将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中以抑制收缩开裂。在龄期1、3、7、14、28d分别测量混凝土试样的自由收缩值。结果显示，在相同聚丙烯纤维和矿渣含量的情况下，聚羧酸系超塑化剂的剂量对聚丙烯纤维混凝土自由收缩影响较大，而在相同水胶比下，0．2％～O．4％含量的聚丙烯纤维和45％～55％含量的矿渣抑制自由收缩效果更明显。