【摘要】：減水劑是眾多混凝土外加劑中研究最多,應(yīng)用也最為廣泛的一種外加劑,自問世以來,經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,已經(jīng)從最初的第一代木質(zhì)素系減水劑,經(jīng)過第二代萘系減水劑發(fā)展到如今最新的第三代聚羧酸減水劑,傾注無數(shù)科學工作者的心血。相比于第一代與第二代減水劑,聚羧酸減水劑由于其較低的摻量、優(yōu)異的分散性能以及結(jié)構(gòu)可設(shè)計性等方面的特點,成為混凝土外加劑行業(yè)研究的重點,不僅如此,在我國環(huán)境問題日益突出的背景之下,聚羧酸減水劑的在環(huán)保方面的優(yōu)勢也讓其成為減水劑行業(yè)內(nèi)的嬌寵。相比于其他類型的減水劑,聚羧酸減水劑雖然存在很多的優(yōu)勢,但是在其發(fā)展的整個過程中也凸顯出很多的問題,例如溫敏性過高,對材料適應(yīng)性較差,可聚合單體過少,性能不穩(wěn)定(例如保坍性能差,強度不足)等劣勢亟待研究學者進一步探究。本論文針對聚羧酸減水劑在性能方面存在的問題,開發(fā)出兩種新型聚羧酸減水劑小單體APL以及PHS,并通過自由基聚合成功將其接枝到聚羧酸減水劑主鏈結(jié)構(gòu)中,成功合成功能型聚羧酸減水劑APL保坍型聚羧酸減水劑以及PHS早強型聚羧酸減水劑,主要工作內(nèi)容如下:1、使用丙烯酰氯以及丙氨酸為原料,通過酰胺化反應(yīng)合成新型聚羧酸減水劑單體APL,然后通過自由基聚合將新型聚羧酸減水劑單體APL,以丙烯酸AA,APL為小單體,TPEG-2400為大單體,成功合成APL改性聚羧酸減水劑APL-PCE。然后以水泥凈漿流動為考察指標,分別從反應(yīng)溫度、引發(fā)劑量、鏈轉(zhuǎn)移劑量以及APL的引入量角度探究其對聚羧酸減水劑性能的影響,探究其最佳的改性條件。研究結(jié)果表明,當TPEG-2400與AA的摩爾比為1:3,反應(yīng)溫度為65攝氏度,反應(yīng)時間(滴加時間)為120mins,鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為0.4wt.%,氧化劑過氧化氫的用量為1.6wt.%,氧化劑與還原劑的質(zhì)量比為3:1,APL的引入量為6wt.%時,改性后的聚羧酸減水劑分散性能最好,其初始靜漿流動度可以達到330mm,90mins內(nèi)的靜漿流動度損失僅為30mm。緊接著選用連鎮(zhèn)鐵路C50隧道管廊混凝土配比來做石塊來比較混凝土的各項性能指標,比較APL-PCE在具體實踐應(yīng)用中情況。結(jié)果表明,APL-PCE的減水率較一般的市售聚羧酸減水劑要高出3.4個百分點,其穩(wěn)定性不如一般市售聚羧酸減水劑,在制作C50隧道管廊混凝土過程中發(fā)現(xiàn)其泌水率要高于一般市售聚羧酸減水劑,并最終導致其凝結(jié)時間延長,后期強度跟不上,通過降低APL-PCE在C50隧道管廊混凝土中的摻量,發(fā)現(xiàn)其泌水率符合C50隧道管廊混凝土的要求,且其坍落度保持性明顯增強。2、將PHS接枝到聚羧酸減水劑的主鏈結(jié)構(gòu)當中,合成PHS早強型聚羧酸減水劑 PHS-PCE。并從 n(AA+PHS)/n(TPEG)、n(AA)/n(PHS)、H2O2 用量/wt.%、鏈轉(zhuǎn)移劑用量/wt.%四個因素水平,通過正交實驗法探究其對混凝土 3天、7天、28天早期強度的影響,確定PHS-PCE的最佳合成條件。正交實驗分析表明,當 n(AA+PHS)/n(TPEG)=7.0,n(AA)/n(PHS)=3.0,H2O2用量為 1.2wt.%,鏈轉(zhuǎn)移劑的用量為l.0wt.%,合成的PHS-PCE綜合性能最好,混凝土 3天強度可達到42.9MPa,混凝土 7天強度可達到53.9MPa,混凝土 3天強度可達到59.8MPa。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU528.042.2;TQ317
【圖文】：

逑水泥微粒之間的斥力勢能、引力勢能以及水泥砂漿體系總勢能隨微粒之間的距離逡逑ｒ的變化關(guān)系如下圖１．２所示：逡逑靜電斥力ｖ逡逑極大值全電勢能ｖ逡逑ｌｌ逡逑能邋／粒子間距＾逡逑＼Ｊ逡逑范德華引力Ｖ逡逑＾邋＼第一極小值逡逑圖Ｌ２水泥砂漿分散體系電勢能曲線逡逑Ｆｉｇ邋１．２邋Ｔｈｅ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋Ｃｅｍｅｎｔ邋ｐａｓｔｅ邋ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑從上圖１．２中分析看出：水泥砂漿體系的總勢能心存在某個峰值（ｌ＾ａ），逡逑當水泥微�？朔w系的峰值Ｋｎａ，那么水泥砂漿將會出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象，不利于水泥逡逑砂漿的分散，據(jù)此可以推出，心ａｘ越小，分散穩(wěn)定性越差［２４］。為預防絮凝結(jié)構(gòu)的逡逑生成，就有必要提升整個混凝土拌合物體系的峰值。靜電斥力理論學說認為，逡逑當聚羧酸減水劑分子中的陰離子基團（羧基、磺酸基）吸附在水泥微粒表面時，逡逑其聚醚側(cè)鏈會在水泥微粒表面展開并構(gòu)成“雙電層”，整個水泥砂漿分散體系的逡逑Ｚｅｔａ電位將會上升，從而提高了混凝土拌合物體系峰值Ｋｍａｚ［２５－２６］。逡逑（水泥顆粒［（水泥顆粒Ｆ逡逑、：逡逑圖１．３水泥漿膠體雙電層示意圖逡逑Ｆｉｇｌ．３邋Ｔｈｅ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋Ｃ

式１．２中勢能＆以及＾的大小均隨混凝土拌合物體系中水泥微粒之間的距逡逑離ｒ的改變而作出相應(yīng)的改變。我們可以利用混凝土拌合物體系的總勢能與混凝逡逑土拌合物體系中水泥微粒之間的平均距離ｒ的關(guān)系曲線（如圖１．３所示）就能夠逡逑有效地預計整個混凝土拌合物體系的穩(wěn)定性。從下圖１．３中可以推斷出：依據(jù)空逡逑間位阻效應(yīng)可知的混凝土拌合物體系的總體勢能曲線具有一個最低勢能峰匕＾ｎ。逡逑的大小與大單體的分子量密切相關(guān)，當大單體的分子量越大，其最低勢能峰逡逑的值越來越小，混凝土拌合物體系的穩(wěn)定性從而越高［２８＿３（）］。逡逑Ｖｔ逡逑圖１．４混凝土拌合物總勢能與水泥微粒間距的關(guān)系曲線逡逑Ｆｉｇｌ．４邋Ｒｅｌａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ａｎｄ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋ｄｉｓｔａｎｃｅ逡逑根據(jù)空間位阻作用機理的解釋，當混凝土拌合物體系中水泥微粒逐漸靠逡逑近時，水泥微粒表面的雙電層厚度呈現(xiàn)增大的趨勢，隨著側(cè)鏈聚醚的分子量逡逑逐漸增大，其形成的空間位阻效應(yīng)也就越明顯，對應(yīng)的整個體系的分散性也逡逑就越好。靜電斥力作用與側(cè)鏈聚醚或聚酯結(jié)構(gòu)構(gòu)成的空間位阻相互協(xié)同，共逡逑同促進，形成穩(wěn)定的水泥砂漿分散體系［３１］。此外，由于水泥砂漿呈堿性，具逡逑有聚酯結(jié)構(gòu)的聚羧酸減水劑容易水解成羧基結(jié)構(gòu)

【參考文獻】

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1 張方財;李崇智;翟翼

本文編號：2741930