萘系减水剂吸附与保塑性能的研究

【摘要】：混凝土外加剂是现代混凝土不可缺少的组分之一，是混凝土改性的一种重要方法和技术。本世纪60年代初，国外市场上出现了三种高效减水剂，它们是萘磺酸盐甲醛缩合物、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物。高效减水剂的应用给混凝士带来变革性变化，掺少量高效减水剂就可以配制高强混凝土和流态混凝土。在与基准混凝上保持相同流动性时，掺高效减水剂可使混凝土的用水量减少18～25％，因此称为“高效减水剂”。 萘系高效减水剂是一种减水率高，缓凝和引气作用极小的混凝土外加剂，化学名称为聚次甲基萘磺酸钠。目前，在国内外使用的高效减水剂中，除了萘磺酸盐甲醛缩合物钠盐和三聚氰胺甲醛缩合物外，还有聚羧酸盐共聚物、氨基磺酸盐系、溶于碱不溶于水的有机共聚物、接支共聚物等新型高效减水剂。萘磺酸盐甲醛缩合物钠盐由于成本相对较低，性能又能满足普通混凝土及高性能混凝土的施工及应用要求，是目前国内应用量最大的一种高效减水剂。在不改变混凝土施工性能的条件下，它能大幅度减少混凝土用水量，并显著地提高混凝土的强度；或在不改变混凝土用水量的条件下，显著地改变混凝土的工作性。但是，萘系高效减水剂在混凝土的应用中也存在适应性的问题，特别是保塑性能不够理想。目前，对其保塑性的分析和研究还没有系统的理论解释。大部分研究人员都是把萘系减水剂与其它外加剂进行复配，然后测定水泥的净浆流动度损失或混凝土坍落度损失以及其它的物理力学性能，而没有从理论上进行系统的分析研究。萘系减水剂掺入水泥中，吸附在水泥的表面，吸附的结果使其表面能降低，因而产生一系列的表面效应，从而起到分散水泥颗粒，减少水泥颗粒的凝聚的作用。而且，能使水泥存加水初期所形成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝状凝聚体内的游离水释放出来，达到减水的目的。 因此，我们从水泥对减水剂的吸附入手，找出吸附与减水剂减水之间的关系，并把它与混凝土的保塑性联系起来；同时，确定萘系减水剂本身的结构与吸附和保塑的关系。本课题选用了几种有代表性的萘系高效减水剂，通过对其净浆流动度、保塑性、吸附等性能方面的测试，分析测定了水泥浆体对其的吸附规律、组分中Na_2SO_4含量、萘系高效减水剂的聚合度等因素，以及缓凝剂、膨胀剂、早强剂等对萘系减水剂吸附性能的影响，初步建立了组分、结构与性能间的联系，为保塑性产品的开发提供了重要的技术依据。同时， 摘要 还通过正交试验对蔡系减水剂的缩合过程进行了优选。这对于生产出高质量的产品，提高 蔡系减水剂的市场竞争力，促进外加剂的发展和蔡系减水剂在工程中的应用以及提高工程 质量都具有重大的意义。