论文部分内容阅读
本论文依托国家973项目（2009CB623201）子课题“现代混凝土胶凝浆体微观结构形成机理”，通过测定C3A-CaSO42H2O体系对聚羧酸减水剂分子的吸附量、二元体系的水化热，并结合XRD、SEM等测试手段，系统的研究了聚羧酸分子结构对C3A-CaSO42H2O体系吸附量及水化历程的影响规律以及三种调凝组分（三聚磷酸钠（STPP）、硼砂（BS）和硫酸钠（Na2SO4））对C3A-CaSO42H2O体系吸附量及水化历程的影响及其作用机理，并建立相关吸附模型。本文具体内容如下：1.研究了聚羧酸减水剂分子结构对C3A-CaSO42H2O体系吸附行为及水化历程的影响规律聚羧酸减水剂对于C3A-CaSO42H2O体系水化反应的调控与其分子结构有关。随着聚羧酸减水剂分子结构中羧基（-COOH）的增加、酯基（-COOR）的减少，体系对聚羧酸减水剂的吸附量逐渐增加，体系的第一、第二放热峰的延迟和宽化效应逐渐增强，水化反应的延缓效应也逐渐增强。随着聚羧酸减水剂溶液浓度的增加，体系吸附量逐渐增加，在溶液浓度达到1.0%左右时，体系逐渐达到吸附饱和状态。随着液相温度的升高，体系的吸附量也随之增加：环境温度从5℃升高到45℃时，体系吸附量增加依次为49.6%、37.8%、26.9%，37.5%、19.2%、30.3%。2.研究了聚羧酸减水剂与缓凝组分协同作用对C3A-CaSO42H2O体系吸附行为及水化调控机理聚羧酸减水剂与缓凝剂之间存在竞争吸附：缓凝剂会降低聚羧酸减水剂在C3A-CaSO42H2O体系中的吸附量，如当缓凝剂的掺量达到0.05%时，体系吸附量就急剧下降：掺加0.05%STPP时，六种聚羧酸减水剂吸附量依次降低39.6%、54.3%、55.0%、47.0%、46.6%、50.4%；掺加0.05%BS时，六种聚羧酸减水剂吸附量依次降低33.6%、28.7%、48.5%、114.0%、43.4%、156.4%；掺加0.05%Na2SO4时，六种减水剂的吸附量依次减少了56.1%、55.0%、44.6%、37.7%、40.9%、31.9%。三种缓凝组分对聚羧酸减水剂吸附量的影响程度依次为：Na2SO4＞STPP＞BS；缓凝组分对C3A-CaSO4·2H2O体系的水化放热曲线的延缓和宽化的作用强弱依次为：STPP＞BS＞Na2SO4。在水化反应的初期，缓凝组分的掺入对水化反应进程影响不大，其中掺入Na2SO4会一定程度的促进早期钙矾石的生成。3.建立了聚羧酸减水剂以及聚羧酸和缓凝剂协同作用的吸附模型，并阐述了聚羧酸减水剂及聚羧酸和缓凝剂协同作用的机理：STPP、BS、Na2SO4这三种外加剂对体系吸附行为影响的机理各不相同。缓凝组分均会与聚羧酸减水剂在C3A颗粒表面形成竞争吸附：三聚磷酸钠与溶液中的Ca2+反应生成的络合物具有较强的负电性，很容易吸附到C3A颗粒的表面；硼酸分子则与溶液中的钙离子形成硼酸钙络合物，并在颗粒表面形成一层包覆层；SO42-由于其电负性要比羧基强，会优先于羧基吸附在C3A颗粒表面，并迅速反应生成钙矾石覆盖在颗粒表面形成包覆层。同时，本文对这三种缓凝组分对C3A-CaSO4·2H2O体系吸附的影响建立了吸附模型。