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聚羧酸系高效减水剂(polycarboxylate—type superplasticizer,简写为PC)主要包括聚酯型和聚醚型两类。由于PC具有高减水率、优异的保坍性等优点,已成为混凝土高效减水剂的研究热点。然而由于水泥的种类不同,PC掺入某些水泥后,仍存在适应性问题,如坍落度损失过快,闪凝等。
硫铝酸盐水泥(sulpho—aluminate cement,简写为SAC)具有早强、高强、抗冻、抗渗和耐蚀等突出特点,已应用在冬季施工工程、快速施工工程、抗渗防水工程等方面。与普通硅酸盐水泥(ordinary portland cement,简写为OPC)以硅酸三钙(3CaO·SiO2,简写为C3S)为主要矿物组成不同,SAC是以无水硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4,简写为C4A3—S)为主要矿物组成的胶凝材料。
由于C4A3—S水化速率很快,与OPC相比,SAC具有凝结速度较快的特点,导致目前研制的大部分PC在SAC中的适应性不好,如存在泌水、保塑性较差,使得SAC的施工极其不便,这极大限制了SAC的应用,而目前国内外对适用于SAC的PC的研究报道较少。因此,本论文以马来酸酐(maleic anhydride,MA)、烯丙基聚乙二醇(allyl polyethylene glycol,APEG)、甲基烯丙基磺酸钠(sodiummethallyl sulphonate,SMAS)为单体,以过硫酸钾(potassium persulfate,KPS)为引发剂,采用溶液聚合的方法,利用正交试验设计,合成了一种在SAC中适应性较好的聚醚型PC(polycarboxy—ether superplasticizer,简写为PCE)。所选最优合成条件为:APEG选取聚合度为56,三种单体投料摩尔比为n(MA):n(APEG-56):n(SMAS)=2.5:1.5:1.0,KPS用量占单体总量的9%(摩尔分数),反应温度为75℃,反应时间为4h。
以SAC的初始净浆流动度和净浆流动度保持性作为PCE与SAC适应性的评价手段,主要研究了聚氧化乙烯(polyethylene oxide,PEO)侧链长度和密度对PCE与SAC适应性的影响,同时讨论了PEO侧链长度和密度对SAC水化的影响,并从表观吸附量的角度解释了PEO侧链长度和密度影响PCE性能的原因。
对优选的PCE(PCE-56)与Sika公司的ViscoCrete3390在引气性、绝对分子量及其分布、与SAC适应性、对SAC早期水化的影响、在SAC颗粒表面表观吸附量、在SAC砂浆中分散性和保塑性及对SAC砂浆力学性能的影响等方面进行了比较。结果表明:与ViscoCrete3390相比,PCE-56的引气性更低,绝对分子量、均方旋转半径更大,与SAC适应性更好,对SAC早期水化缓凝作用更弱,在SAC颗粒表面表观吸附量更小,对SAC砂浆分散性和保塑性更好,对SAC砂浆力学性能改善更有效。
另外对PCE-56在SAC颗粒表面的吸附形态做了初步探讨,认为PCE-56可能以点吸附的形态吸附在SAC颗粒表面。