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硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附—分散行为的影响研究
作 者: 江楠
导 师: 王智
学 校: 重庆大学
专 业: 化学
关键词: 硫酸盐 分散性 聚羧酸减水剂 空间位阻 吸附行为
分类号: TU528.042.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
聚羧酸减水剂作为一种具有优异减水分散性能的混凝土外加剂,被广泛用于混凝土工程。然而,水泥、掺合料中的硫酸盐会导致聚羧酸减水剂与混凝土原材料之间出现相容性问题,对聚羧酸减水剂分散性的发挥产生负面影响。硫酸盐被公认为影响聚羧酸减水剂分散性的最显著因素之一,但对其分散性的影响机理认识还不够清晰。为研究硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散行为的影响,本文研究了易溶性Na2SO4和微溶性CaSO4·2H2O对掺不同分子量聚羧酸减水剂水泥净浆流动度、水泥砂浆扩展度等宏观分散性指标的影响及变化规律;硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附层厚度、空间构象、水化直径、聚集行为、浊点、吸附量的影响;以及硫酸盐对水化硅酸钙颗粒表面动电电位及离子溶出特性的影响。通过测定硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度及水泥砂浆扩展度的影响,发现硫酸盐对聚羧酸减水剂的减水分散性能有不利影响,Na2SO4对聚羧酸减水剂分散性的负面影响较CaSO4·2H2O更显著。此外,侧链分子量较大的聚羧酸减水剂对Na2SO4更为敏感。通过X射线光电子能谱、荧光光谱、纳米粒度仪等分析测试手段,研究了硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附层厚度、空间构象、聚集行为、水化直径、浊点、微结构变化的影响。发现硫酸盐不但使聚羧酸减水剂的吸附层厚度显著降低,而且对聚羧酸减水剂的链构象也有一定影响,Na2SO4对聚羧酸减水剂构象的影响略显著于CaSO4·2H2O;硫酸盐通过盐析作用降低聚羧酸减水剂溶液浊点的同时还改变其分子的微结构,使其构象发生一定程度的蜷曲;硫酸盐对聚羧酸减水剂水化直径的影响不显著。通过总有机碳分析仪、紫外可见分光光度计、纳米粒度及Zeta电位仪、原子吸收光谱、离子色谱等分析手段,研究了硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量及静电斥力的影响。发现硫酸盐与聚羧酸减水剂的竞争吸附、硫酸盐使聚羧酸减水剂分子发生聚集、硫酸盐增大体系Ca2+溶出浓度均是导致硫酸盐降低聚羧酸减水剂吸附量的内在原因;硫酸盐还通过压缩颗粒表面的双电层降低聚羧酸减水剂的静电斥力效应,且Na2SO4对聚羧酸减水剂静电斥力的降低程度比CaSO4·2H2O更显著。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-9 1 绪论 9-19 1.1 聚羧酸减水剂 9-11 1.1.1 聚羧酸减水剂的特点 9-10 1.1.2 聚羧酸减水剂的作用 10 1.1.3 聚羧酸减水剂应用中存在的问题 10-11 1.2 硫酸盐对聚羧酸减水剂与混凝土原材料相容性的影响 11-12 1.2.1 聚羧酸减水剂的相容性问题研究现状 11-12 1.2.2 硫酸盐对聚羧酸减水剂与混凝土原材料相容性的影响 12 1.3 硫酸盐对聚羧酸减水剂与混凝土原材料相容性的机理 12-16 1.3.1 聚羧酸减水剂的分散机理 12-14 1.3.2 硫酸盐影响聚羧酸减水剂分散性机理的研究进展 14-16 1.4 研究目的与意义 16-17 1.5 研究内容 17-19 2 原材料及试验方案 19-25 2.1 原材料 19-20 2.2 试验主要仪器 20-25 2.2.1 水泥净浆流动度 21 2.2.2 水泥砂浆扩展度 21 2.2.3 聚羧酸减水剂吸附层厚度 21 2.2.4 聚羧酸减水剂链构象变化 21-22 2.2.5 浊点 22 2.2.6 水化直径及聚集体粒径 22 2.2.7 电导率 22 2.2.8 水化硅酸钙的制备及 X 射线衍射分析 22-23 2.2.9 红外光谱 23 2.2.10 紫外光谱 23 2.2.11 聚羧酸减水剂吸附量 23 2.2.12 Zeta 电位 23 2.2.13 表面张力 23-24 2.2.14 其他测试 24-25 3 硫酸盐对聚羧酸减水剂分散性的影响 25-33 3.1 硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响 25-30 3.1.1 聚羧酸减水剂掺量对水泥净浆流动度的影响 25-27 3.1.2 硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响 27-30 3.2 硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥砂浆扩展度的影响 30-32 3.3 本章小结 32-33 4 硫酸盐对聚羧酸减水剂空间位阻效应的影响 33-55 4.1 聚羧酸减水剂的红外光谱 33-34 4.2 硫酸盐影响聚羧酸减水剂空间位阻效应表征参数探讨 34-35 4.3 硫酸盐对电导率的影响 35-36 4.4 硫酸盐对聚羧酸减水剂水化直径的影响 36-37 4.5 硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附层厚度的影响 37-43 4.5.1 X 射线光电子能谱测试吸附层厚度原理 38 4.5.2 分子量对聚羧酸减水剂吸附层厚度的影响 38-40 4.5.3 减水剂浓度对聚羧酸减水剂吸附层厚度的影响 40-42 4.5.4 硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附层厚度的影响 42-43 4.6 硫酸盐对聚羧酸减水剂链构象的影响 43-49 4.6.1 聚羧酸减水剂浓度对其构象的影响 45-48 4.6.2 硫酸盐对聚羧酸减水剂链构象的影响 48-49 4.7 硫酸盐对聚羧酸减水剂浊点的影响 49-52 4.8 本章小结 52-55 5 硫酸盐影响聚羧酸减水剂吸附量的机理 55-71 5.1 水化硅酸钙 56-57 5.1.1 水化硅酸钙的 XRD 图谱 56 5.1.2 硫酸盐对水化硅酸钙与聚羧酸减水剂层间吸附特性的影响 56-57 5.2 硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量的影响 57-60 5.2.1 分子量对聚羧酸减水剂吸附量的影响 57-58 5.2.2 聚羧酸减水剂浓度对其吸附量的影响 58-59 5.2.3 硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附量的影响 59-60 5.3 硫酸盐影响聚羧酸减水剂吸附量的机理 60-64 5.3.1 硫酸盐与聚羧酸减水剂的竞争吸附 60-62 5.3.2 硫酸盐对聚羧酸减水剂聚集行为的影响 62-63 5.3.3 硫酸盐对水化硅酸钙滤液钙离子浓度的影响 63-64 5.4 硫酸盐对掺聚羧酸减水剂的水化硅酸钙表面电性质的影响 64-68 5.4.1 聚羧酸减水剂的分子量对水化硅酸钙表面 Zeta 电位的影响 65-66 5.4.2 对掺聚羧酸减水剂的水化硅酸钙颗粒表面 Zeta 电位的影响 66-68 5.5 本章小结 68-71 6 结论与展望 71-73 6.1 结论 71-72 6.2 展望 72-73 致谢 73-75 参考文献 75-81 附录 81
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑材料 > 非金属材料 > 混凝土及混凝土制品 > 一般性问题 > 原料及辅助物料 > 外加剂 > 减水剂
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