利用制浆黑液研制混凝土减水剂及其在建筑工程上的应用研究

在制浆造纸过程中产生的大量制浆黑液对环境有很大危害,处理制浆黑液时要把环境和水源的保护考虑在内。目前制浆黑液混凝土减水剂的研发及应用于建筑工程,是安全绿色处理制浆黑液的有效途径,不仅使废料重新利用,还节约了减水剂制造成本,达到双赢效果。制浆黑液研制的减水剂对混凝土制品抗压性能和抗渗性能的提升及其在建筑工程上的应用是建筑行业及制浆造纸行业的巨大突破。废料的二次利用不仅节约了制造成本,还降低了混凝土的生产成本,更好地保护了环境,从而实现了可持续发展,为以后的制浆黑液废液处理提供了新的思考方向和借鉴价值。

一种具有超长侧链的疏水缔合型聚合物的合成及减阻性能评价

采用曲拉通和丙烯酰氯醇解合成一种水溶性可聚合单体,仅使用水作为溶剂合成一种具有超长侧链的疏水缔合型聚丙烯酰胺(HAPAM)作为减阻剂,通过分子动力学模拟方法对比了聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺和合成的具有超长侧链的HAPAM与水的相互作用,并分别以去离子水和盐水配液改变HAPAM含量,测量不同HAPAM含量的滑溜水在不同流速下的摩阻,并计算相应的减阻率。实验结果表明,具有超长侧链的HAPAM与水的相互作用最强;减阻率随流速的增加而增大,HAPAM含量越高,减阻率达到70%所需的流速越高,减阻率最高可达80%以上;盐对滑溜水的减阻率和黏度有显著负面影响,需提高HAPAM含量才能获得理想的减阻率;SEM表征结果显示,HAPAM在清水和盐水中的分布形态均为网状结构。

基于正交试验的外加剂对混凝土力学性能的试验研究

为了探究复掺外加剂对混凝土的韧性和抗裂性能的影响规律,以期解决工程防护和加固过程中的混凝土开裂、剥落等工程实际问题,通过正交试验研究了速凝剂、早强剂、膨胀剂和粉煤灰对混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:速凝剂能显著改善混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度;复合早强剂能有效提高混凝土的劈裂抗拉强度;粉煤灰和膨胀剂对混凝土28d抗压强度和劈裂抗拉强度没有显著影响。通过方差分析和数据拟合,可得早强剂和速凝剂的建议掺量分别为4%和1.5%,膨胀剂的最优掺量为3%,粉煤灰的最优掺量为25%。

预制构件用水泥基修补砂浆的制备及应用研究

为修补预制构件施工过程中缺角、裂缝等缺陷,以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和半水石膏作为胶凝体系,掺加适量减水剂、乳胶粉和其他助剂,制备一种凝结时间短、早期强度高的水泥基修补砂浆,并对其性能进行研究。结果表明,掺加减水剂可以提高修补砂浆的抗压强度和流动度,掺加乳胶粉会延长砂浆的凝结时间,降低抗压强度,同时砂浆流动度则随乳胶粉掺量的增加先增大后减小。减水剂掺量以0.20%为宜,乳胶粉掺量以5.0%为宜,此时修补砂浆的初、终凝时间分别为15.8、22.4 min,7、28 d抗压强度分别为32.2、55.1 MPa,流动度为212 mm。

大掺量固废混凝土的制备及性能研究

将粉煤灰、矿粉、不同类型的钢渣粉按不同质量比(mF∶mK∶mG分别为60∶32∶8、60∶28∶12、60∶24∶16、50∶40∶10、50∶35∶15、50∶30∶20)制备了三元复合掺合料,确定了最佳钢渣粉类型和mF∶mK∶mG。在此基础上,通过调整砂率、水胶比、减水剂掺量等方式制备了大掺量固废混凝土(固废总量≥70%),研究了其工作性、力学及耐久性能。结果表明:综合考虑胶砂流动度、三元复合掺合料的活性指数、经济性和环境效益,推荐选用原状钢渣粉,并控制mF∶mK∶mG为60∶32∶8;制备的大掺量固废混凝土的工作性、力学及耐久性能均较好,满足相关设计要求,并推荐采用聚羧酸减水剂,不推荐采用以萘系减水剂与脂肪族减水剂复配而成的复合减水剂。

复合功能型聚羧酸减水剂的制备及其性能研究

以改性聚醚异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG-2400)为功能大单体,甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸(AA)和顺丁烯二酸酐(MA)为功能小单体,以过氧化氢(H_(2)O_(2))-抗坏血酸(Vc)氧化还原体系为引发剂,以巯基丙酸(MPA)为链转移剂,通过水溶液自由基聚合法,制备一种兼具抗泥、保坍性能的复合功能型聚羧酸减水剂。通过正交实验设计得出最佳合成条件,并通过单因素实验优化合成条件。通过FTIR、TGA、TOC进行性能表征。结果表明,最佳合成工艺条件:反应温度为45℃,n(AA)∶n(TPEG)=4.0∶1,n(DMC)∶n(TPEG)=0.75∶1,n(MA)∶n(TPEG)=0.6∶1,巯基丙酸(MPA)用量为大单体聚醚的0.65%,引发剂用量为大单体聚醚的1.27%,且m(H_(2)O_(2))∶m(Vc)=3.5∶1,A液、B液滴加时间为3.0,3.5 h。此合成工艺条件下,得到的复合功能型聚羧酸减水剂分散性能较好,对蒙脱土的敏感性较低且经时坍落度损失较小。

高效缓凝减水剂与氧化镁膨胀剂对混凝土性能的影响

研究了不同高效缓凝减水剂(柠檬酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸镁、柠檬酸锂)分别与氧化镁膨胀剂的共同作用对混凝土工作性、力学性能、干燥收缩、抗裂性能的影响。结果表明:柠檬酸锂对掺氧化镁膨胀剂混凝土拌合物的坍落度有负面影响,但柠檬酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸镁能在一定程度上改善混凝土的工作性;各高效缓凝减水剂均可提高混凝土的力学性能;葡萄糖酸钠、柠檬酸镁、柠檬酸锂均可减少混凝土的干燥收缩;柠檬酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸镁均对氧化镁膨胀剂在混凝土中的补偿收缩作用有正向影响,其中,柠檬酸镁、葡萄糖酸钠的效果相对更好;柠檬酸对掺氧化镁膨胀剂的混凝土早期开裂性能有负面影响,会促进裂缝的产生。

水泥细度和外加剂对水泥浆流动性能的影响

为了探究原材料的性能特点及外加剂对混凝土流动性能的影响,以水泥浆为研究对象,通过硅酸盐水泥细度、减水剂和增稠剂等对水泥浆中的填充水、吸附水和自由水的影响,分析了它们对水泥浆体流动性能的影响。试验结果表明:随着水泥颗粒粒径减小,填充水和吸附水呈现增大的趋势,但自由水量与流动度之间的线性关系表明,超细硅酸盐水泥浆体流动对随自由水量的增加幅度是大于普通硅酸盐水泥的,这说明水泥的细度对浆体流动性能的影响主要在用水量较小时,即水灰比较小时。无论是萘系减水剂还是聚羧酸减水剂,随着减水剂掺量的增加,填充水和吸附水均呈减小的趋势,流动度随自由水量增加增大的幅度逐渐增大。羧甲基纤维素(CMC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)均使填充水增大,在一定掺量范围内对吸附水基本上没有影响,但超过某一掺量时,均使吸附水大幅增加;CMC对流动度与自由水之间的线性关系影响不大,HPMC使流动度随自由水的增加幅度呈减小的趋势。这对探究原材料的性能特点和外加剂等对混凝土流动性的影响,具有较好的参考价值。

减水剂对再生微粉-矿渣-水泥基砂浆流变性能的影响

【目的】探究减水剂对再生微粉-矿渣-水泥基砂浆(regenerated micro-powder-slag-cement-based mortar,RSCM)流变性能的影响,通过添加减水剂有效利用再生微粉和矿渣粉等固废材料,为解决固废基砂浆在工作性能方面的不足提供方案。【方法】使用3种不同减水剂(萘系、三聚氰胺系和聚羧酸系),研究在不同掺量下RSCM流变性能的变化规律,计算RSCM的触变环面积、屈服应力、塑性黏度和水膜层厚度,建立水膜层厚度对于浆体屈服应力的预测模型。【结果】随着减水剂掺量的增加,RSCM的触变环面积、屈服应力和塑性黏度减小,而水膜层厚度增加;三聚氰胺系减水剂对流变性能的改善效果最明显,在三聚氰胺系减水剂质量分数为0.6%时,RSCM的触变环面积为2660 Pa/s,屈服应力达到74.7 Pa、塑性黏度达到2.79 Pa·s,水膜层厚度为0.67μm;若减水剂用量持续增加,RSCM将变得很稀,不能应用于实际工程;RSCM的水膜层厚度与屈服应力呈函数关系。【结论】3种减水剂中,选择三聚氰胺系减水剂是比较合适的;RSCM的水膜层厚度与屈服应力的关系模型具有较高的精度和适用性。

水下不分散混凝土抗分散剂优化设计与凝结时间调控

水下不分散混凝土(non-dispersible underwater concrete,NDC)为涉水工程的施工提供抗冲刷能力,为实现水下不分散混凝土性能的提升,文章探讨抗分散剂的优化设计和凝结时间的调控,选取聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)和羟丙基甲基纤维素(hydroxypropyl methyl cellulose,HPMC)作为抗分散剂主剂,聚羧酸减水剂、有机硅和聚醚类消泡剂作为辅剂,从抗分散性和流动性的角度对水下不分散混凝土抗分散剂的组成进行优化设计,同时选取碳酸锂和硫酸铝作为调凝剂,对水下不分散混凝土的凝剂时间进行调控。研究结果表明:采用HPMC作为主剂、聚羧酸减水剂和聚醚类消泡剂作为辅剂制备抗分散剂,可以使得水下不分散混凝土具有较好的抗分散性和流动性;其中,含水泥质量分数0.45%的HPMC和1%聚羧酸减水剂的新拌水泥砂浆(水胶质量比为0.5,胶砂质量比为2)表现出优异的抗分散性和良好的流动性,其pH值为9,扩展度为150 mm;在该体系中,硫酸铝的调凝效果较好且经济效益更高,但使用时用量应少于2%。对抗分散剂的优化设计和凝结时间的调控为水下不分散混凝土的相关实验研究提供了重要参考。

新型稳定剂对水泥基胶凝材料流变性能的影响

为解决减水剂与增稠剂之间的相容性问题,研发了一种含有增稠组分的新型稳定剂,研究了其对水泥基材料的流变性能、流动性、力学性能的影响,并分析了微观结构。结果表明:新型稳定剂与减水剂具有较好的相容性,相比于单掺减水剂的拌和物,复掺新型稳定剂的拌和物屈服应力和塑性黏度降低,扩展度和力学性能增加,拌和物未出现泌水,具有较好的均质性和稳定性,且微观结构相对致密。

减水剂与磷建筑石膏适应性研究

磷石膏资源化利用的一条重要途径是磷石膏制备磷建筑石膏,磷建筑石膏存在拌和需水量大、耐水性差等缺点,在实际使用中需要使用减水剂,而部分减水剂在酸碱度变化时作用于磷建筑石膏的效果差异较大,分别利用3种减水剂对磷建筑石膏改性,探究减水剂种类、掺量对磷建筑石膏性能影响规律。通过将NaF引入天然石膏模拟磷建筑石膏,探究F-对半水石膏浆体中聚羧酸减水剂性能的影响。结果表明:聚羧酸减水剂具有缓凝增强的效果,掺量为0.4%时,样品绝干抗压强度提高了30.79%,且聚羧酸减水剂具有优异适应性,半水石膏浆体pH值在9.98附近时,0.2%聚羧酸减水剂使绝干强度提高了63.54%;同时Na F的引入会影响聚羧酸减水剂的缓凝性,且导致聚羧酸减水剂的分散性有一定下降。

聚羧酸系减水剂不同掺量对活性粉末混凝土的影响研究

本文系统研究了聚羧酸系减水剂的不同掺量、不同种类以及掺合料的类型对活性粉末混凝土一系列性能的影响,包括力学性能、工作性能等。聚羧酸系减水剂一般需要经历放出自由水来改善活性粉末混凝土的水化过程。聚羧酸系减水剂的有效成分掺量的增加,活性粉末混凝土的流动性、抗折和抗压强度显示出先升后降的趋势。活性粉末混凝土在掺有早强型减水剂后会表现出较好的力学性能,而活性粉末混凝土在掺有缓凝型减水剂后则表现出更优异的施工性,这2种减水剂在改善粉末混凝土的性能方面均有较好的缓凝效果。

低热水泥与减水剂的相容性研究

本文研究了低热水泥与聚羧酸减水剂和萘系减水剂相容性的差异,并以普通硅酸盐水泥作为基准,通过流动度以及经时损失和流变性能评价了水泥与减水剂的相容性。结果表明:在低热浆体中,萘系减水剂的饱和掺量点大于聚羧酸减水剂;低热水泥展现出不弱于普通硅酸盐水泥的良好相容性,并且低热水泥与聚羧酸减水剂的适应性要好于萘系减水剂;含减水剂的低热水泥净浆的流变特性符合Bingham模型,掺入聚羧酸减水剂的低热水泥浆体呈现为典型的牛顿流体,而掺入萘系减水剂的低热水泥浆体呈现为剪切稀化流体。

降低水泥水溶性铬(Ⅵ)方法研究综述

综述了国内外对于水泥中水溶性铬(Ⅵ)含量的管控要求及当前降低熟料及水泥中水溶性铬(Ⅵ)含量的方法措施与途径。从常用降铬剂、工业废渣降铬剂、原燃材料、工艺控制等方面对降低水溶性铬(Ⅵ)所开展的研究和应用案例展开了论述,指出了当前水泥工业降铬研究方面仍存在不足。建议进一步开展工业固废降铬系统性机理研究、水泥窑协同处置固危废技术优化、新型高效低成本降铬剂产品研发等方面的研究。

减水剂和膨胀剂对混凝土收缩的影响研究

目的:研究减水剂和膨胀剂对混凝土收缩的影响.方法:以水泥、粉煤灰、细砂、碎石、水、不同类型的减水剂和膨胀剂为原材料,按照设定配合比制作混凝土试件,在试件早期收缩过程中测量其变形值,进而计算出收缩率作为试验指标.结果:不同类型减水剂改性的混凝土试件收缩率从大到小依次为早强型、标准型、缓凝型,且混凝土试件收缩率随减水剂掺量的增加而下降;不同类型膨胀剂改性的混凝土试件收缩率从大到小依次为氧化钙类、硫铝酸钙类、氧化镁类,且混凝土试件收缩率随减水剂掺量的增加而下降.结论:缓凝型减水剂掺量为1.2%、氧化镁类膨胀剂掺量为12%时,为最佳混凝土制备条件.

建筑垃圾再生微粉对C30~C40再生混凝土性能的影响

为了评价废混凝土类建筑垃圾再生微粉作为掺合料用于C30、C35、C40强度等级再生混凝土中的可行性,选择建筑垃圾处置厂经收尘得到的再生微粉,以不同比例等量取代粉煤灰制备C30、C35、C40再生混凝土,考察其减水剂用量、抗压强度、抗折强度、动弹性模量、电通量等指标的变化规律。结果表明:掺加再生微粉略微提高减水剂用量,且对再生混凝土的抗压强度、动弹性模量、抗折强度、抗氯离子渗透性有一定的劣化作用,但再生微粉取代率不超过25%时,对抗压强度与抗折强度的劣化作用可控制在5%以内。此外,使用再生微粉取代粉煤灰可降低混凝土材料的综合成本,具有显著的社会经济效益。即再生微粉作为掺合料制备C30、C35、C40强度等级再生混凝土具有可行性。

高性能减水剂和高效减水剂对混凝土性能影响的对比分析

为研究高性能减水剂和高效减水剂对混凝土性能产生的影响,本文分别对掺高性能减水剂和高效减水剂的混凝土进行拌合物性能、收缩性能、抗水渗透性能测试,对比分析高性能减水剂和高效减水剂在混凝土中的应用效果。研究表明,高性能减水剂比高效减水剂拌制的混凝土保水性和流动性更好,混凝土收缩增长速度更慢,抗水渗透性能更明显。

石膏基地面找平砂浆的制备

研究了石膏、水泥掺量以及减水剂、消泡剂、稳定剂、缓凝剂的种类和掺量对石膏基地面找平砂浆物理力学性能的影响。结果表明:当粉料组成为60%石膏+3%水泥+37%砂,消泡剂XP-1、稳定剂WD-2、减水剂PCE-2、缓凝剂HN-1掺量分别为粉料质量的0.06%、0.08%、0.25%、0.014%时制得的石膏基地面找平砂浆初始流动度为220 mm,1 d抗折、抗压强度分别为2.8、11.4 MPa,28 d抗折、抗压强度分别为7.9、21.8 MPa,14 d拉伸粘结强度为1.00 MPa,限制条件下的尺寸变化率为0.045 mm/m,符合JC/T 2326—2015《建筑找平砂浆》中C16的要求。

不同掺量减水剂/引气剂对桥梁混凝土干缩性能的影响研究

为分析不同掺量引气剂和减水剂制备所得混凝土的性能差异,文中对不同掺量减水剂和引气剂对桥梁混凝土干缩性能的影响进行分析。结果表明,混凝土干燥收缩变形幅度在掺加0.8%减水剂时达到较小水平,约为掺加1.0%减水剂的混凝土干缩变形的92.7%及掺加0.5%减水剂的混凝土的88.5%;掺加0.05%引气剂时混凝土水分蒸发量和干燥收缩值均处于相对较低水平,但不论引气剂掺量多少,混凝土水分蒸发量间并没有明显差距。