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“水泥—水—高效减水剂”系统的界面化学现象与流变性能

王子明  
【摘要】: 混凝土外加剂已经成为现代混凝土材料的基本组份,正在建筑工程、水利水电、道路桥梁、地下结构、石油钻井及海工结构等中获得越来越广泛的应用。高效减水剂是混凝土外加剂中最重要的化学外加剂,其生产和应用技术水平很大程度上决定着当今混凝土材料生产技术和施工应用水平。在混凝土高性能化和功能化发展进程中,以高效减水剂为代表的化学外加剂所起的作用是关键性的。高效减水剂也是制备高性能混凝土和其它先进水泥基复合材料的关键材料和重要技术手段之一。但长期以来,混凝土外加剂在水泥混凝土行业一直作为一种技术秘密或技术产品在使用,因此大量的研究工作都集中在外加剂的制备方法、生产技术和应用技术的研究上,而对水泥与外加剂相互作用的基本原理、界面化学现象和作用过程等基础研究却重视不够。其结果是关于高效减水剂的基础理论研究远远不能满足混凝土生产实践的需求,外加剂的应用更多地是靠经验而不是理论指导。本文选择“水泥-水-高效减水剂”系统的界面化学现象和流变特征作为研究课题,旨在通过深入系统地研究水泥与高效减水剂在水介质中的一系列界面化学现象及其影响规律,利用胶体化学、界面化学、水泥化学和高分子化学的相关基础理论,分析水泥与高效减水剂的相互作用机理,确定系统中界面化学现象、系统微观结构和流变特性的关系,指导水泥、混凝土及外加剂的生产实践。 试验选用具有代表性的四种高效减水剂及水泥单矿物和不同组成的水泥,在对不同类型的高效减水剂的分子量、分子结构及性能测定分析的基础上,首先研究了四种高效减水剂在四种水泥单矿物上的本征吸附特性和单矿物在水介质中的动电电位。在试验室设计和烧制了不同矿物组成的水泥,研究了水泥矿物组成对高效减水剂在水泥颗粒上的吸附量、动电电位的影响规律,并探讨了高效减水剂的吸附量与动电电位和水泥浆流动性关系。利用ESEM研究了不同“水泥-水-高效减水剂”系统的早期微观结构和流变特性,进而分析了“水泥-水-高效减水剂”系统中的粒子表面作用力的类型及其影响因素,根据试验测定的四种高效减水剂的吸附量和颗粒表面电位数据,计算了四种高效减水剂对水泥粒子间作用力的影响,并确定了各种作用力对分散效果的贡献。 水泥的矿物组成对高效减水剂在水泥上的吸附性能有重要影响。水泥四种


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