早强型聚羧酸系复合减水剂的制备及性能研究

发布时间：2017-09-12 05:11

  本文关键词：早强型聚羧酸系复合减水剂的制备及性能研究

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【摘要】：聚羧酸系高性能减水剂具有减水率高,生产及使用过程绿色环保等优点,因而在混凝土工程中应用广泛。早强型聚羧酸系减水剂能够改善混凝土工作性能,明显提高混凝土早期强度,有效加快工程进度,提高生产效率,节约能耗,其开发和利用对我国经济与社会的发展有着重要的现实意义。然而我国目前真正从聚合物分子结构设计上实现早强性的聚羧酸系减水剂的制备研究还处于探索阶段,成熟产品很少,且大多早强效果不理想,而传统的早强型复合减水剂又大多采用将萘系减水剂与早强剂进行复配,不环保、掺量大,还增大了钢筋锈蚀的可能性,降低了混凝土结构的耐久性。本论文从分子结构设计的角度出发,制备具有早强性能的聚羧酸系减水剂,并进一步对减水剂与早强剂的复配进行研究,制备出一种早强型聚羧酸系复合减水剂,主要研究内容和结果包括以下几个方面:(1)以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)单体为原料,通过自由基共聚反应制备聚羧酸系减水剂,根据减水剂性能测试结果,确定较适宜制备工艺条件为:大单体TPEG分子量采用3800为宜,n(SMAS+AA)与n(TPEG)及n(AA)与n(SMAS)的摩尔比分别为10.0和8.0,APS用量为1.5%,反应时间为3 h。根据较适宜制备工艺条件制得的PS-C1型聚羧酸系减水剂与市售普通型聚羧酸系减水剂的性能相近。红外光谱分析表明,PS-C1型减水剂分子结构中具有羟基、羧基、醚键、磺酸基等特征官能团,共聚效果良好。(2)运用正交试验法,研究PS-C1型减水剂与具有早强功能的小分子的共聚,制备早强型聚羧酸系减水剂,根据减水剂性能测试结果,确定较适宜配方为:n(SMAS+AA)与n(TPEG)及n(AA)与n(SMAS)的摩尔比分别为8.0和10.0,改性丙烯酸酯类化合物(MAE)和丙烯酰胺(AM)的用量分别为2.0%和1.0%。相比市售减水剂,根据较适宜配方制得的BS-C3早强型聚羧酸系减水剂具有更高的减水率,更好的分散性且混凝土的早期强度明显提高。红外光谱分析表明,BS-C3早强型减水剂分子结构中引入了预期设计的官能团,共聚效果良好,符合预先设计的共聚物分子结构。(3)采用三乙醇胺、硝酸钙、硫酸钠有机、无机早强剂与自制BS-C3早强型聚羧酸系减水剂复配,通过正交试验制备出早强型聚羧酸系复合减水剂。根据减水剂性能测试结果,确定较好的复配组合为:三乙醇胺、硝酸钙和硫酸钠的用量分别为0.02%、0.04%和0.02%。根据较适宜配方制得的早强型聚羧酸系复合减水剂与BS-C3早强型、市售HSD4早强型、QL-P3普通型减水剂相比,3天早期强度分别提高了11.03、13.77和26.90个百分点;与BS-C3早强型减水剂相比,净浆流动度基本上保持不变,与市售HSD4早强型、QL-P3普通型减水剂相比,净浆流动度分别提高了17.65和10.00个百分点。该减水剂减水率高,分散性能优异,且能明显提高混凝土的早期强度。
【关键词】：聚羧酸系减水剂 早强剂 早强 复配 正交
【学位授予单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ317;TU528.042.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 减水剂概述11-14
• 1.1.1 减水剂的发展概述11-12
• 1.1.2 聚羧酸系减水剂概述12-14
• 1.2 早强型聚羧酸系减水剂概述14-20
• 1.2.1 国外早强型聚羧酸系减水剂研究进展14-16
• 1.2.2 国内早强型聚羧酸系减水剂研究进展16-18
• 1.2.3 早强型聚羧酸系减水剂的分子结构对应用性能的影响18-19
• 1.2.4 早强型聚羧酸系减水剂复配早强剂对应用性能的影响19-20
• 1.3 课题的主要研究内容及项目来源20-23
• 1.3.1 课题的项目来源20-21
• 1.3.2 课题研究目的意义21-22
• 1.3.3 本课题主要研究内容22
• 1.3.4 论文创新点22-23
• 第二章 实验部分23-26
• 2.1 实验原料及设备23-24
• 2.1.1 减水剂制备用原材料23
• 2.1.2 性能试验用原材料23-24
• 2.1.3 试验设备24
• 2.2 减水剂的制备24-25
• 2.3 产品性能测试及表征25-26
• 2.3.1 净浆流动度测试25
• 2.3.2 混凝土早期强度测试25
• 2.3.3 减水率测试25
• 2.3.4 红外光谱表征25-26
• 第三章 聚羧酸系减水剂的制备及性能研究26-41
• 3.1 引言26-27
• 3.2 单因素试验设计与结果分析27-30
• 3.2.1 大单体分子质量对减水剂性能的影响27-28
• 3.2.2 小单体间摩尔比对减水剂性能的影响28-29
• 3.2.3 大单体与小单体间摩尔比对减水剂性能的影响29-30
• 3.3 正交试验设计与结果分析30-40
• 3.3.1 正交试验设计30-32
• 3.3.2 因素极差水平分析32-38
• 3.3.3 正交试验最佳配方的确定及验证38-39
• 3.3.4 红外光谱表征39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 早强型聚羧酸系减水剂的制备及性能研究41-53
• 4.1 正交试验设计41-43
• 4.2 正交试验结果分析43-52
• 4.2.1 早期强度因素极差水平分析43-47
• 4.2.2 净浆流动度因素极差水平分析47-49
• 4.2.3 减水率因素极差水平分析49-51
• 4.2.4 正交试验最佳配方的确定51
• 4.2.5 红外光谱表征51-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 早强型聚羧酸系复合减水剂的制备及性能研究53-64
• 5.1 正交试验设计53-55
• 5.2 正交试验结果分析55-63
• 5.2.1 早期强度因素极差水平分析55-59
• 5.2.2 净浆流动度因素极差水平分析59-61
• 5.2.3 减水率因素极差水平分析61-62
• 5.2.4 正交试验最佳复配组合的确定及减水剂性能对比62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士期间发表论文和申请专利情况70-71
• 致谢71

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本文编号：835277