聚羧酸高效减水剂在水化和非水化体系中的吸附特性研究

摘要

聚羧酸高效减水剂因为具有高减水率和优良的保坍性能等优点，在现代混凝土工程中已大量使用，其研究已成为混凝土外加剂研究的重要方向。同时，随着工业废渣数量的增长和环境资源问题，现代混凝土中也同时大量掺用磨细矿渣和粉煤灰。聚羧酸高效减水剂与水泥、粉煤灰和矿渣的相互作用对混凝土性能有重要影响。此前关于聚羧酸高效减水剂与胶凝材料相互作用的研究，大多为在水泥与粉煤灰或矿粉混合胶凝体系中的研究，而对于聚羧酸高效减水剂在单一组分的粉煤灰或矿粉颗粒表面的吸附行为特征研究较少。本文选取基准水泥、粉煤灰和矿粉三种不同粉体颗粒，主要研究聚羧酸高效减水剂在单一组分颗粒表面的吸附行为以及对浆体流动度的影响规律，主要研究内容与结果如下：
　　研究了聚羧酸高效减水剂对基准水泥、粉煤灰和矿粉浆体流动度的影响。试验结果表明，随着聚羧酸高效减水剂掺量的增加，基准水泥、粉煤灰和矿粉浆体的初始流动度均明显增大，当其掺量达到一定值时，流动度都趋于稳定，但聚羧酸高效减水剂超掺会降低浆体流动度。同时，还研究了柠檬酸的加入对掺聚羧酸高效减水剂的三种粉料浆体流动度的影响。结果表明，低掺量的柠檬酸加入时，会使浆体初始流动度略有增加，但当柠檬酸掺量过高时，会使浆体流动度严重降低。
　　研究了聚羧酸高效减水剂在基准水泥、粉煤灰和矿粉颗粒表面的吸附行为。其研究结果表明，聚羧酸高效减水剂在粉体颗粒表面的吸附曲线符合 Langmuir吸附等温线类型中的L型，属于单分子层吸附，其吸附量顺序由大到小是：水泥＞矿粉＞粉煤灰。
　　试验还研究了聚羧酸高效减水剂和缓凝剂柠檬酸之间的竞争吸附对其在粉体颗粒表面吸附量的影响。结果表明，过量柠檬酸的加入，使得聚羧酸高效减水剂在粉体颗粒表面的吸附量有所下降。
　　通过zeta电位仪测定水泥浆体的zeta电位。结果表明，聚羧酸高效减水剂也存在一定的静电斥力作用，但相对于萘系高效减水剂的zeta电位来讲，其静电斥力较弱。
　　研究了聚羧酸高效减水剂在粉体颗粒表面吸附前后的XPS图谱。结果表明，聚羧酸高效减水剂的加入，使得C峰增强，O和Ca峰显著减弱，Si峰略微有所降低。通过Si峰的变化，计算聚羧酸高效减水剂在粉体颗粒表面的吸附层厚度，计算结果表明，聚羧酸高效减水剂在水泥颗粒表面的吸附层厚度最大。
　　本论文针对水泥水化浆体及粉煤灰和矿粉两种非水化浆体，对比研究了聚羧酸高效减水剂对两类浆体流动度、颗粒表面吸附行为的影响规律差异，这为探讨聚羧酸高效减水剂与水泥、粉煤灰和矿粉的相互作用机理和协同应用奠定基础。

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1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 聚羧酸高效减水剂的发展与研究现状

1.3 高效减水剂和胶凝材料相互作用的研究现状

1.4研究目的和意义

1.5研究内容

2 原材料与试验方法

2.1 原材料

2.2 试验方法与主要试验设备

3 聚羧酸高效减水剂对不同粉料浆体流动度的影响研究

3.1 引言

3.2 聚羧酸高效减水剂对浆体流动度及流动度经时损失的影响

3.3 缓凝剂对粉体流动性能的影响

3.4 本章小结

4 聚羧酸高效减水剂在粉体颗粒表面的吸附特征

4.1 聚羧酸高效减水剂在粉体颗粒表面吸附规律研究

4.2 减水剂在粉体颗粒表面吸附量经时变化规律研究

4.3 本章小结

5 聚羧酸减水剂吸附分散作用机理分析

5.1 掺聚羧酸高效减水剂水泥浆体的zeta电位分析

5.2 聚羧酸高效减水剂吸附前后粉体颗粒表面的XPS分析

5.3 聚羧酸高效减水剂的吸附分散作用机理分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1研究结论

6.2 展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢