非氯型两性聚羧酸减水剂的合成及其性能研究

发布时间：2017-11-14 10:38

  本文关键词：非氯型两性聚羧酸减水剂的合成及其性能研究

  更多相关文章： 氯离子 两性 聚羧酸减水剂 水泥早期水化 钠-蒙脱土 抗泥性

【摘要】：水泥减水剂是改善混凝土性能必不可少的辅助材料,也是当前研究开发的热点。水泥中矿物成分比较复杂,既有带负Zeta电位的矿物成分如硅酸三钙(C_3S)和硅酸二钙(C_2S),也有带正Zeta电位的矿物成分如铝酸三钙(C_3A)和铁铝酸四钙(C4AF)。常规阴离子性PCEs主要吸附在显正电荷的C_3A、C4AF,因此水泥很容易达到饱和吸附。因此可以往阴离子聚羧酸体系中加入阳离子,合成两性聚羧酸减水剂,提高水泥主要矿物C_3S、C_2S对减水剂吸附量,从而提高减水效率。然而目前文献报道的合成两性聚羧酸减水剂主要的阳离子单体是含氯离子单体,如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)、阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)、阳离子单体[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵(MAPTAC)等,但是该类型阳离子单体引进了氯离子,可能引起混凝土钢筋锈蚀。本文尝试以过硫酸铵为引发剂,丙烯酸(AA)、异丁烯聚氧乙烯醚(HPEG-2400)为单体,合成具有较优分散性能的阴离子型聚羧酸减水剂SPCA1-0。用自制的不含氯离子的阳离子单体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两性聚羧酸减水剂系列——SPCA,;用市购含氯阳离子单体DMC(methacryloyloxyethyl trimethyl ammonium chloride)取代一定比例的丙烯酸合成含氯型两性聚羧酸减水剂系列——DPCA,得到两个系列的两性聚羧酸减水剂。以水泥净浆流动度为评价,SPCA系列减水剂的分散性能优于DPCA系列的。当SPB取代10%小分子单体丙烯酸合成两性聚羧酸减水剂SPCA9-1具有良好分散性,折固掺量为0.30%时,水泥净浆减水率达到42%,比同等掺量的阴离子型SPCA1-0的减水率高5%,比同等掺量的两性聚羧酸减水剂DPCA1-0的减水率高10%。采用水化热、TGA、XRD、SEM方法,研究性能较优的两性聚羧酸减水剂SPCA9-1和DPCA9-1以及阴离子型聚羧酸减水剂SPCA1-0对早期硅酸盐水泥水化的影响。结果表明:1d水泥累计放热量,与空白样195.08J/g相比,掺SPCA9-1降低86%,DPCA9-1降低77%,SPCA1-0降低75%;3d水泥累计放热量,与空白样275.06J/g相比,掺SPCA9-1降低21%,DPCA9-1降低10%,SPCA1-0降低7%,说明SPCA9-1可以降低大量的水泥水化热;XRD谱图中发现SPCA9-1、DPCA9-1和SPCA1-0在早期均可以抑制水泥水化,在7d水化时水泥试样水化程度和空白水泥试样无太大区别;热重实验结果表明,掺SPCA9-1和DPCA9-1的水泥在7d水化龄期时,水化产物的量与空白水泥相近;在SEM形貌分析中,两性聚羧酸减水剂可以提高水泥结构密实,SPCA9-1水化过程形成大量絮状生长的钙矾石,在7d水化龄期水泥抗压强度达到44.3Mpa。本文对聚羧酸减水剂对水泥体系中蒙脱土(Na-Mmt)粘土的适应性做了系列研究。将SPCA1-0、SPCA9-1、DPCA1-0运用到含1%Na-蒙脱土的水泥体系中,净浆初始流动度分别降低19%、4%和5%,1h后净浆流动度分别降低32%、7%和24%。由水泥净浆流动度降低率发现两性聚羧酸减水剂SPCA9-1和DPCA9-1净浆初始流动度受粘土影响较小,1h后掺SPCA9-1的水泥净浆流动度下降最小。用IR、UV、XRD、热重对蒙脱土影响减水剂分散性能进行分析,结果证明阳离子SPB和DMC的引进,可以增加聚羧酸减水剂的抗泥性,且不含氯离子的位阻较大两性单体SPB对抗泥性的贡献更大。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528.042.2

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本文编号：1185071