硫酸盐影响聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的机理研究-硕士学位论文

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1、硫酸盐影响聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性的机理研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：万煜指导教师：王智教授专业：材料物理与化学学科门类：工学聚羧酸减水剂专业制造商三瑞企业www.sunrisechem.com.cn重庆大学化学化工学院二O一一年四月TheMechanismandEffectofSulfatesonCompatibilityofPolycarboxylate-typeSuperplasticizerandConcreteConstituentsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoft

2、heRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByWanYuSupervisedbyProf.WangZhiMajor：MaterialPhysicsandChemistryCollegeofChemistryandChemicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2011重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要聚羧酸减水剂是一种具有高减水分散性的混凝土外加剂，在国内外已经广泛使用，但在实际工程应用中，聚羧酸减水剂与混凝土组成材料存在相容性问题，除了减水剂本身性能外，

3、水泥、掺合料和混凝土外加剂中存在的硫酸盐被认为是影响聚羧酸减水剂相容性最显著的因素。开展硫酸盐影响聚羧酸减水剂相容性的机理研究能达到提高聚羧酸减水剂应用技术水平，完善聚羧酸减水剂与混凝土组成材料相容性调控理论与技术的目标。本文通过4种硫酸盐(K2SO4、Na2SO4、CaSO4·2H2O和CaSO4·1/2H2O)对掺有聚羧酸减水剂的水泥浆体溶液表面张力、浆体分散性能、粘度、凝结时间等相容性指标的影响及规律，以及对聚羧酸减水剂的吸附量及吸附动力学，水泥颗粒动电电位的影响，研究硫酸盐对聚羧酸减水剂相容性的影响机理。采用表面张力仪、UV、IR等分析测试手段，研究了硫酸盐对掺聚羧酸

4、减水剂的水泥浆体溶液表面张力的影响，硫酸盐对聚羧酸减水剂分子结构的影响。硫酸钠、硫酸钾可降低掺有聚羧酸减水剂的水泥浆体溶液表面张力，增加溶液表面活性，增加微引气作用，由于二水石膏在浆体溶液中溶解度低，溶解速度慢，对表面张力影响较小。水泥浆体溶液中的硫酸盐不影响聚羧酸减水剂分子结构，但强碱性环境使酯类聚羧酸减水剂分子中部分酯键发生不可逆的水解，聚氧乙烯支链会从主链脱落，不利于水泥浆体的分散性能。采用水泥净浆流动度、砂浆扩展度、混凝土坍落度及损失表征硫酸盐对聚羧酸减水剂相容性的影响。硫酸钠和硫酸钾对聚羧酸减水剂分散性能的负面影响远大于难溶性的二水石膏和半水石膏，易溶性硫酸盐掺量1

5、%时就能使水泥净浆完全失去流动性，而浆体中含有适量易溶性硫酸盐(掺量0.2%)对浆体的流动性有利，且使混凝土具有良好的坍落度保持性能。采用UV、Zeta电位分析仪等分析手段，重点研究了硫酸盐影响聚羧酸减水剂相容性的作用机理，量化了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量、吸附动力学及动电电位随硫酸盐含量的变化。易溶性硫酸盐过量会显著降低聚羧酸减水剂的吸附量，并降低水泥颗粒动电电位，从而减弱颗粒间静电斥力，掺量1%时，平均吸附量降低38%左右，动电电位降低18.3%，对聚羧酸减水剂相容性的负面影响较大；但适量易溶性硫酸盐存在时，能有效提高聚羧酸减水剂的吸附量，掺量0.2%时，聚羧酸减

6、水剂平均吸附量提高10%，且硫酸盐与聚羧酸减水剂共同作用使浆体粘度降低，有利于浆体的流动性及流动保持性。水泥颗粒对聚羧酸减水剂的吸附及硫酸盐对吸附的影响规律适合Langmuir等温吸附方程，水泥颗粒对聚羧酸减水I重庆大学硕士学位论文中文摘要剂的吸附动力学及硫酸盐对吸附动力学的影响规律适合Langmuir二级吸附动力学模型。硫酸盐会减小聚羧酸减水剂的吸附动力学二级吸附速率常数，延迟聚羧酸减水剂到达吸附平衡的时间，使聚羧酸减水剂分散作用降低，从而影响水泥浆体的分散性能和聚羧酸减水剂相容性。关键词：硫酸盐，聚羧酸减水剂，相容性，吸附及动力学，ζ-电位II重庆大学硕士学位论文英文摘要

7、ABSTRACTThepolycarboxylate-typesuperplasticizer(simplyasPC)asaconcreteadmixturewithhighdispersibilityandwaterreducingperformancehasbeenwidelyapplied.However,thecompatibilitybetweenPCandconcreteconstitutesoftenexistinpracticalengineeringapplication.Apartf