摻高效減水劑水泥槳體的組成、結(jié)構(gòu)與特性研究.pdf

1、高效減水劑已成為制備高性能混凝土必不可少的關(guān)鍵組分，在世界范圍內(nèi)廣泛應用;然而有關(guān)高效減水劑的研發(fā)工作相對滯后，其主要原因是高效減水劑與水泥的作用機制、摻高效減水劑水泥漿體組成與特性、微結(jié)構(gòu)形成過程等關(guān)鍵問題還停留在感性認識上。本文在對高效減水劑的性能進行表征后，首先研究了水泥與高效減水劑之間的相容性，由于高效減水劑的復合效應以及水泥多組分結(jié)構(gòu)的復雜性，利用實驗室合成的純單礦C3A、C3S來代表硅酸鹽水泥的礦物組成，并通過XRD、IR、

2、SEM、NMR等微觀測試手段對高效減水劑作用下的單礦水化產(chǎn)物進行組成與結(jié)構(gòu)表征，進而研究水泥與高效減水劑之間的相互作用機理，具體研究結(jié)果如下。
　　 首先，通過紅外光譜、表面張力儀和有機碳分析儀對常用的三種高效減水劑進行了性能表征。試驗結(jié)果表明，萘系減水劑中的主要官能團為磺酸基，脂肪族系減水劑中的主要官能團為羥基、羰基、磺酸基，聚羧酸系減水劑中的主要官能團為羥基、羧基；三種高效減水劑均能降低水的表面張力；在測試濃度范圍內(nèi)，萘系減

3、水劑對C3S和C3A單礦表現(xiàn)出很強的吸附能力，而聚羧酸系減水劑的吸附量最小。
　　 其次，系統(tǒng)研究了三類高效減水劑對水泥漿體的流動性能、力學性能的影響；同時嘗試通過摻混合材、調(diào)整水泥中Na2O當量堿含量、改變C3A含量，來研究摻有高效減水劑水泥漿體的流動特性，進而改善高效減水劑與水泥間的相容性。研究結(jié)果表明，三類高效減水劑均提高了水泥凈漿的流動度，并使得早期和后期的抗壓、抗折強度提高。隨著粉煤灰、礦渣摻量的增加，摻有高效減水劑的

4、水泥凈漿流動度也增加；為保證這三類減水劑與水泥有良好的相容性，水泥中堿含量不宜超過0.6％；C3A含量不宜超過7.5%。
　　 通過CaCO3、SiO2和Al2O3高溫煅燒合成了水泥單礦C3S和C3A，用其來代表硅酸鹽水泥的礦物組成（燒結(jié)制度為，C3A:T=0～200℃時，t=20min；T=200～1000℃時，t=32min；T=1000～1350℃時，t=28min；T=1350～1350℃時，t=3h，重復燒成3次。C3

5、S:T=0～200℃時，t=20min；T=200～1200℃時，t=40min；T=1200～1550℃時，t=28min；T=1550～1550C時，t=3h，重復燒成2次)，進而研究摻高效減水劑水泥漿體的組成與結(jié)構(gòu)。
　　 XRD試驗結(jié)果表明，對于C3S系列，萘系減水劑的摻入對C3S的早期水化起到一定的促進作用，后期則不明顯；脂肪族系、聚羧酸系減水劑的摻入對C3S的早期水化(12h)起到一定延緩作用，但并不影響后期的水化過

6、程。對于C3A系列，在水化28d之前，三種高效減水劑都抑制了C3A的水化；在水化28d之后，三種高效減水劑都不同程度促進了C3A的水化，其中以萘系和聚羧酸系高效減水劑尤為明顯．
　　 SEM試驗結(jié)果表明，對于C3S漿體，萘系高效減水劑使得C3S漿體在早期形成的纖維狀水化產(chǎn)物尺寸比較大，形狀較完整；而脂肪族系高效減水劑使得早期的水化產(chǎn)物更像柔軟的纖維；聚羧酸系高效減水劑使得新拌C3S漿體的纖維狀水化產(chǎn)物尺寸較小，而在水化后期，聚羧

7、酸系高效減水劑促進了數(shù)量較多且生長完好的纖維狀水化產(chǎn)物生成。對于C3A漿體，當不摻高效減水劑時，早期和后期都形成了不規(guī)則的AFt。摻入萘系高效減水劑使得生成的AFt不僅有長桿狀的，還有短柱狀的以及管狀的，且數(shù)量明顯增多；摻脂肪族系高效減水劑后，在水化早期形成的AFt更多的是針狀的，但數(shù)量較少，在水化的后期，AFt由針狀轉(zhuǎn)變成了粗大的針、棒狀晶體；而聚羧酸系高效減水劑使得早期的水泥顆粒分散效果較好，但生成的AFt的數(shù)量較少，在水化的后期，

8、水泥石成為一個致密整體。
　　 IR試驗結(jié)果表明，對于C3S漿體，萘系高效減水劑使得C3S漿體中由Si-O鍵伸縮振動產(chǎn)生的硅酸鹽產(chǎn)物的波數(shù)向高波數(shù)方向移動，吸收峰的吸收頻率向高頻偏移，n(Ca)/n(Si)增加，且波數(shù)為2357cm-1處出現(xiàn)了比較明顯的小峰；聚羧酸系高效減水劑的摻入使得早期的O-H鍵的特征峰較弱，延緩了早期水化，其中COO-H鍵可能發(fā)生斷裂，并由此斷裂發(fā)生一定的化學反應。對于C3A漿體，萘系高效減水劑的摻入使得

9、AFt的吸收峰從水化1d開始吸收頻率向高頻偏移，表現(xiàn)得尤為尖銳；脂肪族系高效減水劑中的羰基使得鈣礬石中的[SO4]吸收帶發(fā)生了偏移；而聚羧酸高效減水劑中的C-O的對稱振動使得各個水化齡期下AFt中的[SO4]的不對稱伸縮振動減弱，生成AFt的速度降低。
　　 NMR試驗結(jié)果表明，對于C3S漿體的水化產(chǎn)物，三類高效減水劑都使得29Si的化學位移向低場移動，使得水化產(chǎn)物的整個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)聚合度降低，從而活性增強；其中萘系高效減水劑的摻加