两性混凝土超塑化剂的合成与性能研究

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聚羧酸系超塑化剂(polycarboxylate-type Superplasticizer,简写为PC),与其他类型的超塑化剂相比,因其具有优异的保坍性,较高的减水率等优点,成为混凝土超塑化剂研究领域中的热点。然而,目前聚羧酸系超塑化剂主要是阴离子型的,对非离子型及两性超塑化剂的研究却鲜有报道。由于水泥颗粒的带电性是不同的,无水硫铝酸钙(3CaO·3Al2O3·CaSO4,简写为C4A3S|ˉ)等颗粒带正点,而硅酸二钙等(2CaO·SiO2,简写为C2S)带负电,因此可以推测:既含有阳离子基团又含有阴离子基团的两性超塑化剂其吸附量大。因而,以马来酸酐(Maleic Anhydride, MA)、烯丙基聚乙二醇(Allyl Polyethylene Glycol , APEG )、甲基酰氧乙基三甲基氯化铵(Methacryloxyethyltrimethyl Ammonium Chloride,简写为DMC)为单体,采用水溶液聚合的方法,以过硫酸钾(Potassium Persulfate,KPS)为引发剂,以普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement,简写为OPC)的初始净浆流动度为评价指标,利用正交试验优化实验方案,合成出一种两性聚羧酸系混凝土超塑化剂(Amphoteric Polycarboxylic acid-based Superplasticizers,简写为APC)。得到的最佳实验条件为:单体浓度为25 %,APEG聚合度为7,反应温度80℃,反应时间1.5 h,引发剂KPS的用量为5 %,三种单体投料的摩尔比为n(MA):n(APEG):n(DMC)=5.5:1.5:0.5。对合成出的APC进行了红外光谱、液相色谱、表面张力等表征;此外,分别使用了OPC和硫铝酸盐水泥(Sulpho-Aluminate Cement,简写为SAC)两种常用水泥,探讨了各反应因素对APC性能的影响,发现APC在OPC和SAC两种水泥中表现出的性能变化趋势不尽相同。对APC在OPC和SAC中的吸附量和Zeta电位进行了测试,以探讨APC在两种水泥中的作用机理。结果表明:吸附在水泥颗粒表面的超塑化剂分子提供的空间位阻作用是该种两性超塑化剂APC的主要作用机理。为了进一步评价合成出的产品APC的性能,对一种阴离子型商用混凝土超塑化剂也做了力学性能及吸附量的测试,结果表明:APC在OPC中的表观吸附量要大于商用超塑化剂,而力学性能略逊,还需进一步的优化实验条件;APC在SAC中的表观吸附量和力学性能均好于商用超塑化剂,表明APC在SAC中实用性较理想。
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