论文部分内容阅读
聚羧酸减水剂(PCE)具有掺量小、减水率高、保坍性能好以及安全环保性优等特点,被广泛应用于高速铁路、桥梁及机场等重大工程领域的高效混凝土的配制。但因其是通过石油产物的合成而制得,原料为不可再生的化石资源,且成本较高,使其应用受到一定限制。因此,研制更为环保的生产原料或替代品,降低成本已经成为PCE研究的热点之一。基于上述原因,本论文对芦苇浆粕进行化学改性,并将改性产物与PCE进行复合以替代部分PCE,使之成为综合性能好、性价比高的复合减水剂。本论文对芦苇浆粕进行水解制备微晶纤维素(MCC),通过正交设计研究其水解工艺。以MCC为原料,经碱化、醚化制备丙基磺酸纤维素(SPC),以改善其水溶性,并通过均匀实验设计研究水浴加热法制备SPC的工艺。采用红外光谱、X射线衍射分析等现代分析测试手段分别对MCC和SPC的结构进行表征。将经水浴加热法、超声波加热法、微波加热法制备的SPC分别与PCE进行复配,得到SPC-Ⅰ/PCE、SPC-Ⅱ/PCE和SPC-Ⅲ/PCE复合减水剂。通过对水泥净浆流动度、减水率等进行测定,研究复合减水剂的性能。MCC的最佳制备工艺:超声波预处理时间为1h,HCl浓度为6wt%,液固比为30:1,反应温度为100℃,反应时间为2h。此时,MCC的产率为84.9%。对MCC的结构研究表明:预处理过程和水解过程对MCC的分子结构几乎没有影响;水解过程会显著提高MCC的结晶度,而超声波预处理会使其结晶度略有下降。水浴加热法制备SPC的工艺分为碱化和醚化两步:碱化工艺为NaOH/AGU(脱水葡萄糖基单元)摩尔比2.7,碱化温度10℃,碱化时间1h;醚化工艺为PS(1,3-丙基磺酸内酯)/AGU摩尔比1.5,醚化温度95℃,醚化时间4h。对不同SPC制备方法进行对比研究表明:与水浴加热法相比,超声波加热法、微波加热法分别可使醚化时间缩短至2h和1h。对SPC的研究表明:醚化剂与纤维素分子链上的羟基发生醚化反应,引入了丙基磺酸基团,破坏了纤维素的结晶区,从而有利于产物水溶性的提高;该SPC的取代度为0.355,特性粘度为44.03ml/g;而取代度对水泥净浆流动度的影响较大,特性粘度对其影响较小,具有高取代度和低特性粘度的SPC对水泥净浆表现出良好的减水作用。对复合减水剂的性能研究表明:SPC-Ⅰ/PCE、SPC-Ⅱ/PCE和SPC-Ⅲ/PCE复合减水剂的最佳重量配比分别为10/90、15/85和15/85。减水率分别为29.5%、26.6%和29.1%,与PCE的减水率(30.5%)相近。其中,SPC-Ⅲ/PCE复合减水剂的综合效果最好,其水泥净浆流动度随时间的损失率最小,120min内的水泥净浆流动度损失率均值为18.7%,较PCE降低4.9%,同时可使成本降低9.2%。