本文關(guān)鍵詞：非氯型兩性聚羧酸減水劑的合成及其性能研究

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【摘要】：水泥減水劑是改善混凝土性能必不可少的輔助材料,也是當前研究開發(fā)的熱點。水泥中礦物成分比較復(fù)雜,既有帶負Zeta電位的礦物成分如硅酸三鈣(C_3S)和硅酸二鈣(C_2S),也有帶正Zeta電位的礦物成分如鋁酸三鈣(C_3A)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)。常規(guī)陰離子性PCEs主要吸附在顯正電荷的C_3A、C4AF,因此水泥很容易達到飽和吸附。因此可以往陰離子聚羧酸體系中加入陽離子,合成兩性聚羧酸減水劑,提高水泥主要礦物C_3S、C_2S對減水劑吸附量,從而提高減水效率。然而目前文獻報道的合成兩性聚羧酸減水劑主要的陽離子單體是含氯離子單體,如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)、陽離子單體二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、陽離子單體[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化銨(MAPTAC)等,但是該類型陽離子單體引進了氯離子,可能引起混凝土鋼筋銹蝕。本文嘗試以過硫酸銨為引發(fā)劑,丙烯酸(AA)、異丁烯聚氧乙烯醚(HPEG-2400)為單體,合成具有較優(yōu)分散性能的陰離子型聚羧酸減水劑SPCA1-0。用自制的不含氯離子的陽離子單體SPB(3-Sulfo-N,N-dimethyl-N-(2’-methacryloyloxyethyl)-propanaminium Inner Salt)取代一定比例的丙烯酸合成非氯型兩性聚羧酸減水劑系列——SPCA,;用市購含氯陽離子單體DMC(methacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride)取代一定比例的丙烯酸合成含氯型兩性聚羧酸減水劑系列——DPCA,得到兩個系列的兩性聚羧酸減水劑。以水泥凈漿流動度為評價,SPCA系列減水劑的分散性能優(yōu)于DPCA系列的。當SPB取代10%小分子單體丙烯酸合成兩性聚羧酸減水劑SPCA9-1具有良好分散性,折固摻量為0.30%時,水泥凈漿減水率達到42%,比同等摻量的陰離子型SPCA1-0的減水率高5%,比同等摻量的兩性聚羧酸減水劑DPCA1-0的減水率高10%。采用水化熱、TGA、XRD、SEM方法,研究性能較優(yōu)的兩性聚羧酸減水劑SPCA9-1和DPCA9-1以及陰離子型聚羧酸減水劑SPCA1-0對早期硅酸鹽水泥水化的影響。結(jié)果表明:1d水泥累計放熱量,與空白樣195.08J/g相比,摻SPCA9-1降低86%,DPCA9-1降低77%,SPCA1-0降低75%;3d水泥累計放熱量,與空白樣275.06J/g相比,摻SPCA9-1降低21%,DPCA9-1降低10%,SPCA1-0降低7%,說明SPCA9-1可以降低大量的水泥水化熱;XRD譜圖中發(fā)現(xiàn)SPCA9-1、DPCA9-1和SPCA1-0在早期均可以抑制水泥水化,在7d水化時水泥試樣水化程度和空白水泥試樣無太大區(qū)別;熱重實驗結(jié)果表明,摻SPCA9-1和DPCA9-1的水泥在7d水化齡期時,水化產(chǎn)物的量與空白水泥相近;在SEM形貌分析中,兩性聚羧酸減水劑可以提高水泥結(jié)構(gòu)密實,SPCA9-1水化過程形成大量絮狀生長的鈣礬石,在7d水化齡期水泥抗壓強度達到44.3Mpa。本文對聚羧酸減水劑對水泥體系中蒙脫土(Na-Mmt)粘土的適應(yīng)性做了系列研究。將SPCA1-0、SPCA9-1、DPCA1-0運用到含1%Na-蒙脫土的水泥體系中,凈漿初始流動度分別降低19%、4%和5%,1h后凈漿流動度分別降低32%、7%和24%。由水泥凈漿流動度降低率發(fā)現(xiàn)兩性聚羧酸減水劑SPCA9-1和DPCA9-1凈漿初始流動度受粘土影響較小,1h后摻SPCA9-1的水泥凈漿流動度下降最小。用IR、UV、XRD、熱重對蒙脫土影響減水劑分散性能進行分析,結(jié)果證明陽離子SPB和DMC的引進,可以增加聚羧酸減水劑的抗泥性,且不含氯離子的位阻較大兩性單體SPB對抗泥性的貢獻更大。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU528.042.2

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