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【小明说事】磺酸基对聚羧酸减水剂功能的影响

发布时间:2021-11-24 14:14:40 来源:晟得源体育

  (1)能够必定程度上改进水泥净浆初始活动度和水泥净浆1h经时活动度,可是磺酸基掺量过高则会下降水泥净浆活动度,当磺酸基与TPEG摩尔比为0.4的时分作用最好;

  (2)在剪切速率必定的情况下,剪切应力跟着磺酸基掺量的添加而添加,水泥浆体粘度跟着磺酸基掺量的添加而下降;

  (3)对水泥胶砂1d强度影响不大,可是水泥胶砂3d、28d强度均有所进步,摩尔比为0.4的时分作用相对较好;

  (4)对水泥水化产品并没有太大影响,可是磺酸基的参加会促进C3S的水化,一起也说明晰掺入磺酸基的水泥胶砂28d强度有所进步。

  混凝土外加剂是指掺于混凝土中、掺量不大于水泥质量5%(特别情况下在外)以改进混凝土功能的物质,并且已经成为混凝土中除水泥、水、砂和石以外的第五种组分。混凝土中合理地掺加必定量的外加剂,能够到达进步混凝土前期或各龄期强度、改进混凝土的和易性和施工性、调整混凝土的凝聚时刻、下降水化热。聚羧酸系减水剂作为第三代绿色高功能减水剂能够到达低掺量高减水的作用,也成为当今研讨的要点。

  20世纪80年代初,日本首先成功研发了聚羧酸系减水剂,新一代聚羧酸系高效减水剂克服了传统减水剂一些坏处,具有掺量低、保坍功能好、混凝土缩短率低、分子结构上可调性强、高功能化的潜力大、出产过程中不适用甲醛等杰出长处,是高功能混凝土外加剂的发展方向和世界性的研讨热门。

  国外一些学者对聚羧酸系减水剂的结构与功能进行了深化的研讨,Yamada等研讨了PCE的分子结构对水泥浆的涣散性的影响,以为影响要素包含:PEO链长度、分子聚合度(相对分子质量)、羧基及磺酸基基团的不同构成与含量等;MKinoshita等研讨了甲基丙烯酸乙二醇经过接枝共聚组成的聚羧酸减水剂,其间有羧基、磺酸基和聚氧乙烯基,并且具有这样结构的聚羧酸减水剂具有较好的涣散性和活动性;JohnanP等选用主链上接入支链EO/PO,成果标明晰这种支链EO/PO对减水剂的涣散起着很大的作用,长侧链的接枝对空间位阻效应的发挥起着要害的作用。最终,该减水的运用功能较好,特别是涣散功能;NawaT等经过研讨含有聚氧乙烯基侧链的共聚物的化学结构对减水作用机理的影响。研讨成果标明,共聚物的侧链越长,涣散坚持性好,吸附量较小。吸附研讨标明接枝共聚物的吸附密度跟着侧链的伸长而添加;BurakFelekog研讨以酯键、醚键等不同的办法连接到主链上,组成聚丙烯酸减水剂,并对其功能进行测验,研讨发现PC的作业功能能够经过主链和侧链间带有特征基团的品种来操控。

  国内一些学者对聚羧酸减水剂的研讨标明:李崇智等以甲基丙烯磺酸钠,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、丙烯酸和不同聚氧化乙烯基链长的聚乙二醇丙烯酸酯等单体制备了改进PC,其具有梳形分子结构,运用后混凝土的减水率能到达25%以上。李真等人从高效减水剂的作用机理动身,依据聚合物分子规划原理,在大分子长链上引进含有能对水泥颗粒供给涣散和活动的基团,研讨了分子结构与其功能的联系。冉千平等人以丙烯酸(AA),MPEGAA,及丙烯酸—三甲基羟乙基氯化铵为单体,组成出一种含有不同阴/阳离子基团摩尔比的两性梳形共聚物,研讨了其对水泥浆体涣散、涣散坚持、吸赞同水泥前期水化的影响规则。

  从国内以及国外的一些研讨均说明晰聚羧酸减水剂的分子结构与聚羧酸减水剂的功能有着亲近的联系,本文首要针对磺酸基对聚羧酸系减水剂功能的影响进行剖析,旨在得出较优的组成工艺。

  所用质料包含:基准水泥(P∙Ⅱ52.5),水泥的化学成分见表1;组成用质料包含:分子量为2400的改性烯丙基聚乙二醇(TPEG)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)、过硫酸铵(ASP)、巯基丙酸(MPA)、氢氧化钠(NaOH)等。组成用原资料的出产厂家及纯度等级见表2。

  聚羧酸减水剂功能的影响要素很多,本文首要针对磺酸基对聚羧酸减水剂的影响打开剖析。在丙烯酸与TPEG摩尔比为6的基础上,别离参加与TPEG摩尔比为0.2、0.4、0.6、0.8的甲基丙烯磺酸钠,组成聚羧酸减水剂。

  (1)水泥净浆活动度实验依照GB/T8077—2000《混凝土外加剂匀质性实验办法》的规则,用小坍落度筒(截锥体上口φ36mm,下口φ60mm,高60mm)实验办法进行水泥浆体活动度测定。样品用水泥300g,水灰比为0.29,每组浆体的活动度丈量取2个测点,别离为拌合均匀后5min和60min。水泥与高效减水剂相容性的首要点评目标有:水泥浆体的初始活动度;水泥浆体60min活动度;水泥浆体活动度的经时丢失。

  (2)浆体粘度实验净浆的粘度用成都仪器厂出产的NXS-11B型同轴圆筒上旋式粘度计检测,选定B系统(外筒内径4cm,内筒外径3.177cm,内筒高度5cm,试样用量60ml),剪切速率在3.178s -1 ~204.3s -1 规模内改变,每5s改变一次剪切速度,接连检测5min内浆体的剪切应力与粘度的改变。实验在室温(20±2)℃,环境湿度在(70±2)%的条件下进行。

  (4)X射线衍射测验将聚羧酸减水剂以0.15%的掺量参加到水泥净浆中,净浆水灰比为0.29,对水化浆体拌和均匀,放入20℃/RH90%规范维护条件下维护1d,3d,7d,28d,到龄期后将水化样浆体表层去除,并破碎硬化浆体,倒入无水乙醇停止水化,乙醇每天一换,接连停止水化7d;将停止水化完的浆体40℃烘干,枯燥至恒重保存。选用D8FOCUSX射线衍射仪,Cu靶,仪器参数为:加快电压为30kV,电流为20mA,扫描角2θ度规模5 o ~60 o ,扫描速度为3 o /min。将制备好的水化样放入研钵中研磨至均匀粉末、装样、压实、运用X射线衍射仪器、得出XRD图画。

  水泥净浆活动度实验水灰比为0.19,聚羧酸减水剂掺量为胶凝资料的0.15%,别离测定了水泥净浆初始活动度和水泥净浆经时(1h)活动度,实验成果见图1。依据成果能够发现,甲基丙烯磺酸钠掺量与TPEG摩尔比为0.4的时分,水泥净浆活动度及活动度坚持性最佳,跟着掺量的持续添加,水泥净浆活动度呈现出较为显着的下降趋势。当掺量较小时分,甲基丙烯磺酸钠,能在原有的基础上添加支链的电荷密度,增强聚羧酸分子的吸附才能,使得摩尔比为0.4时到达超越基准的功能。少数的磺酸基即可起到改进涣散性的作用,因为在系统中起主导作用的是羧基,而羧基和磺酸基与水泥颗粒外表阳离子的作用机理不同,因而,在减水剂分子中适量引进磺酸基有利于两种基团协同作用的发挥,进步了水泥颗粒的涣散性。跟着甲基丙烯磺酸钠含量的进一步添加,减水剂主链长度下降,影响减水剂的平均分子质量,所以甲基丙烯磺酸钠链转移作用占主导地位。此外,因为甲基丙烯磺酸钠自身活性比较低,含量添加或许导致部分甲基丙烯磺酸钠无法接枝到主链上,部分甲基丙烯磺酸钠游离在溶液中,从而与减水剂构成竞赛吸附,是形成聚羧酸减水剂涣散性以及涣散坚持性变差的原因之一。

  图2与图3别离为不同磺酸基掺量的聚羧酸减水剂在不同剪切速率下对水泥浆体剪切应力以及粘度的影响。

  从图2能够发现浆体的剪切应力跟着剪切速率的添加而添加,可是掺磺酸基的聚羧酸减水剂对水泥浆体剪切应力的影响并不特别显着。其间在相同剪切速率下,掺加不同磺酸基的聚羧酸减水剂的水泥浆体剪切应力的巨细次序为磺酸基与TPEG摩尔比:0.60.40.20。

  从图3能够发现,掺加不同磺酸基的聚羧酸减水剂的水泥浆体表观出粘度跟着剪切速率的添加逐步减小。在相同剪切速率条件下表观粘度值由小到大的次序与剪切应力值次序相同为磺酸基与TPEG摩尔比:0.60.40.20。

  因为跟着磺酸基团的添加,磺酸基的作用由本来的阴离子基团改变成了链转移剂,使聚羧酸减水剂主链的分子长度变短,形成侧链密度的下降。聚羧酸减水剂对水泥浆体的涣散作用是由主链的电荷密度以及侧链密度协同操控,当聚羧酸减水剂分子长度下降,因而侧链密度削弱聚羧酸减水剂对水泥颗粒的涣散作用,并且磺酸基持续添加时,水泥浆体中会存在磺酸基分子,与聚羧酸减水剂构成了竞赛吸附,使得全体浆体活动功能变差从而使系统的黏度逐步添加。

  将磺酸基与TPEG摩尔比为0,0.2,0.4,0.6的聚羧酸减水剂,选用0.15%的折固掺量,掺入到水泥胶砂中,别离测定水泥胶砂的1d,3d,28d的强度,探究磺酸基关于水泥胶砂强度的影响,成果可见图4。

  胶砂选用0.45的水灰比,1:3的胶砂比,成果能够发现各磺酸基的1d的前期强度与基准验相差不大。别的从3d龄期和28d龄期来看,掺加了甲基丙烯磺酸钠的聚羧酸减水剂的强度都要高于基准,磺酸基团具有比羧基更强的吸附力,因而在必定程度上较基准未掺加磺酸基的吸附力更强,添加了水泥颗粒之间的空间斥力,一起还或许跟磺酸基与水泥水化产品之间的作用有关。

  将磺酸基与TPEG摩尔比为0,0.2,0.4,0.6的聚羧酸减水剂依照1.2.2中的XRD的制样办法以及测验办法别离得到3d,28d的水化产品。3d,28d的水化产品的XRD图别离可见图5和图6。

  经过水化产品的XRD图谱能够发现,减水剂中掺入磺酸基,XRD的根本峰形没有改变,关于水泥系统的水化产品也没有太大的影响,3d龄期下0.2摩尔比的磺酸基团的引进,Ca(OH)2的峰面积大于基准,而0.4摩尔比和0.6摩尔比的要略低于基准。

  0.2摩尔比的磺酸基的引进,使得主链的电荷密度增强,更多的吸附在水泥颗粒外表,水泥颗粒与水触摸面积增大,前期水化较其它系统更彻底,因而生成了较多的Ca(OH)2。而跟着磺酸基团的摩尔比的添加,磺酸基还能够与水泥浆体中的氢氧化钙产生作用,促进了C3S的水化,所以从XRD的成果发现,而28d龄期下,0.2、0.4、0.6摩尔比的磺酸基的引进,水泥熟猜中的C3S较基准有必定下降,这也说明晰水泥胶砂强度中掺加磺酸基后的28d的胶砂强度都要高于基准的胶砂强度。

  (1)、聚羧酸减水剂在组成过程中掺入磺酸基能够必定程度上改进水泥净浆初始活动度和水泥净浆1h经时活动度,可是磺酸基掺量过高则会下降水泥净浆活动度,当磺酸基与TPEG摩尔比为0.4的时分作用最好。

  (2)、聚羧酸减水剂在组成过程中掺入磺酸基,在剪切速率必定的情况下,剪切应力跟着磺酸基掺量的添加而添加,水泥浆体粘度跟着磺酸基掺量的添加而下降。

  (3)、聚羧酸减水剂在组成过程中掺入磺酸基对水泥胶砂1d强度影响不大,可是水泥胶砂3d、28d强度均有所进步,摩尔比为0.4的时分作用相对较好。

  (4)、聚羧酸减水剂在组成过程中掺入磺酸基对水泥水化产品并没有太大影响,可是磺酸基的参加会促进C3S的水化,旁边面也说明晰掺入磺酸基的水泥胶砂28d强度有所进步。