新型木聚系減水劑的合成及性能研究.pdf

1、造紙廢液對(duì)環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，傳統(tǒng)處理方式利用其制備木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑的做法已不能滿足現(xiàn)代混凝土工程對(duì)減水劑高減水率、低摻量、相容性好等方面的性能要求，迫切需要利用現(xiàn)代合成新技術(shù)研發(fā)以造紙廢液為主要原材料的新型高效混凝土減水劑-木聚系高效減水劑，并對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)研究，這不僅可以實(shí)現(xiàn)“減排”環(huán)保，又帶動(dòng)了混凝土減水劑高性能化的發(fā)展。
　　 本文首先探索了利用脂肪族、萘系以及聚羧酸系三種高效減水劑中間體與經(jīng)處理的紙漿廢液接枝聚合

2、制備三大類木聚系減水劑（木聚脂肪系、木聚萘系和木聚羧酸系）的最佳合成工藝，以凈漿流動(dòng)度為考察指標(biāo)系統(tǒng)研究了單體比例（10％、20%、30%等）、引發(fā)劑用量(2%～15%)、合成溫度(30℃～100℃)與接枝反應(yīng)時(shí)間(3h～5h)等關(guān)鍵合成參數(shù)對(duì)產(chǎn)物性能的影響規(guī)律和特點(diǎn)，并運(yùn)用紅外光譜分析對(duì)其主要官能團(tuán)進(jìn)行了表征。試驗(yàn)結(jié)果表明，三類高效減水劑中間體官能團(tuán)成功接枝在預(yù)處理紙漿廢液得到的木質(zhì)素磺酸鹽中間體分子鏈上，形成了集多種高效減水、分散、

3、緩凝、位阻等官能團(tuán)于一體的新型高效木聚系減水劑。
　　 系統(tǒng)研究了三類新型木聚系減水劑與水泥的相容性，詳細(xì)分析了水泥中的混合材種類（粉煤灰和礦渣）及摻量(10%、20%和30%)、堿含量（0.6%～1.0%）、C3A含量（6.4％、7.6%和9.2％）、細(xì)度(346m2/kg、364m2/kg和387m2/kg)等關(guān)鍵因素的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，混合材摻入水泥中對(duì)于木聚系減水劑與水泥的相容性有良好的促進(jìn)作用，摻20%粉煤灰可使得水

4、泥凈漿初始流動(dòng)度上升20%，而同摻量的礦渣可使其提高15%；堿含量從0.6％增大到1.0％時(shí)，摻木聚系減水劑的水泥凈漿初始流動(dòng)度急劇下降達(dá)60%;隨著C3A含量的升高，凈漿流動(dòng)度逐步降低，而當(dāng)C3A含量達(dá)到9.2%時(shí)，60min流動(dòng)度尚可保持在160mm左右；水泥細(xì)度的增大使得摻木聚系減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度30min內(nèi)損失加劇，當(dāng)水泥細(xì)度達(dá)到387m2/kg時(shí)，摻木聚脂肪族減水劑的水泥凈漿流動(dòng)度已低至80mm。
　　 考察了摻木

5、聚系減水劑C40和C60新拌混凝土的物理性能以及硬化混凝土的力學(xué)性能、收縮變形性和長(zhǎng)期耐久性。研究發(fā)現(xiàn)：木聚脂肪族減水劑摻入后新拌混凝土泌水率略高，而木聚羧酸系減水劑則表現(xiàn)出一定的引氣作用；三種木聚系減水劑均可提高混凝土的強(qiáng)度10%～20%，明顯加快了C60混凝土早期(7d前)動(dòng)彈性模量的發(fā)展；木聚系減水劑對(duì)抑制C40混凝土后期收縮性能方面作用顯著，28天時(shí)收縮率減少1/3以上；隨碳化齡期的增長(zhǎng)，碳化深度增大，且C60混凝土（摻有20%

6、粉煤灰）的各齡期碳化深度均大于不摻的對(duì)比組；摻木聚萘系和木聚脂肪族減水劑C40混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量均在300次凍融循環(huán)后降至60%以下，試件疏松開裂，而摻木聚系減水劑C60混凝土的均保持在65%以上；C40和C60混凝土氯離子滲透系數(shù)均大幅度降低，摻木聚羧酸系減水劑的C60混凝土氯離子滲透系數(shù)低至6.8×10-9cm2/s．
　　 通過(guò)表面張力和有機(jī)碳吸附量測(cè)定，研究了木聚系減水劑的吸附分散機(jī)理。測(cè)定結(jié)果表明：三種木聚系減水劑

7、均能有效降低溶液表面張力，在水泥顆粒表面的吸附量較小，因而液相中有相對(duì)較多的減水劑分子通過(guò)靜電斥力或位阻作用將聚集在一起的水泥顆粒分散開。
　　 利用水化熱測(cè)定方法研究了摻三類新型木聚系減水劑的水泥漿體的水化放熱過(guò)程。結(jié)果表明：三種木聚系減水劑均可延緩水泥早期水化，使得第二水化放熱速率峰推遲10h以上，尤其摻木聚羧酸系減水劑的更是高達(dá)40h。
　　 此外，本文還運(yùn)用XRD、ESEM等現(xiàn)代微觀測(cè)試方法對(duì)摻三類新型木聚系減水