聚羧酸型高效混凝土減水劑的合成及作用機(jī)理研究.pdf

1、聚羧酸系高效減水劑具有梳形分子結(jié)構(gòu)，與第二代萘系、密胺系等減水劑相比，其以高減水率，低坍落度損失，低堿含量，與水泥相容性好等優(yōu)良的性能而被國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，是實(shí)現(xiàn)混凝土高性能化的重要途徑。 本文采用先酯化后共聚的方式合成新型聚羧酸系減水劑，考察了酯化反應(yīng)條件和自由基共聚工藝對(duì)產(chǎn)品性能的影響，并對(duì)聚羧酸減水劑進(jìn)行了水泥混凝土應(yīng)用性能測(cè)試。通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)手段探索了聚羧酸減水劑對(duì)水泥水化的作用機(jī)理，并提出一種新的理論來(lái)解釋聚羧酸減水劑如何

2、改變水泥的水化進(jìn)程。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在高真空條件下用甲基丙烯酸和單甲氧基聚乙二醇直接酯化合成甲基丙烯酸聚乙二醇單甲醚酯，酯化產(chǎn)物雙鍵結(jié)構(gòu)紅外特征峰明顯。當(dāng)真空度為18.88KPa，反應(yīng)溫度為80℃，阻聚劑氮氧自由基哌啶酮為甲基丙烯酸質(zhì)量的0.2％，催化劑對(duì)甲苯磺酸用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的6％，反應(yīng)5小時(shí)，酯化率最高達(dá)到66.53％。高真空條件下酯化對(duì)反應(yīng)平衡的推動(dòng)力要低于共沸蒸餾法，故酯化率較低，但其不使用甲苯作為溶劑，免除了后處理

3、，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，酯化產(chǎn)物可直接用做下一步的聚合反應(yīng)。 通過(guò)在水溶液中自由基共聚合成聚羧酸減水劑。馬來(lái)酸酐和甲基丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯的摩爾比接近1:1，-COO-的摩爾含量10％，-SO3-摩爾比20％的時(shí)候，聚羧酸共聚物達(dá)到了最好的分散效果；當(dāng)過(guò)硫酸銨用量為單體總重的2％，2-3小時(shí)滴加完畢時(shí)，引發(fā)效率較高；烯丙基磺酸鈉和一部分水預(yù)先加入，其他單體混合滴加，能有效地分散酯化大單體以避免發(fā)生凝膠現(xiàn)象；甲氧基聚乙二醇側(cè)鏈的分子量為13

4、00左右，對(duì)應(yīng)的水泥凈漿流動(dòng)度最佳；隨著聚羧酸減水劑的摻量增多，水泥凈漿初、終凝時(shí)間的差值相應(yīng)保持穩(wěn)定。 聚羧酸減水劑的ζ電位要小于萘系減水劑，但由于立體位阻效應(yīng)其分散能力要遠(yuǎn)高于萘系減水劑。紅外測(cè)試表明，R-COO-與Ca2+在溶液中作用形成絡(luò)合物，降低溶液中的Ca2+濃度，減少C-H-S凝膠，對(duì)水泥初期的水化產(chǎn)生抑制作用。水泥凈漿液相電導(dǎo)率隨聚羧酸減水劑摻量的增大而減小，隨著水化時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。并且隨著減水劑摻量的增大，水