改性魔芋葡甘聚糖制备混凝土脱模养护一体化材料的研究

摘要

混凝土脱模-养护一体化材料，是指能使现浇混凝土一次成型时完成脱模、养护两道工序的材料。该材料既能起脱模剂的作用又起养护剂的作用，是新建筑风格在施工工艺上的体现。与传统工艺相比，使用脱模养护一体化材料省时省工，可节约大量的人力、财力资源。目前我国的混凝土脱模剂和养护剂正处于高速发展的阶段，已形成了品种齐全，不断发展壮大的局面。但仍存在质量良莠不齐，产品没有统一、严格的检验标准；产品发展不平衡，缺少用于清水混凝土和钢筋混凝土的脱模剂产品；产品性能单一，缺少复合型的、高性能的脱模-养护一体化产品。因此，研究开发高性能的脱模-养护一体化材料成为混凝土行业发展的当务之急。
　　 魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomanan，简称KGM)是魔芋块茎中的主要成分，是一种优良的天然高分子化合物。魔芋葡甘聚糖具有优良的成膜性、粘结性、保水性、亲水性、生物自降解性等多种性能，在化工、石油和食品等行业领域具有广泛的应用，其优良的成膜性和保水性也为其在混凝土脱模养护剂方面的应用提供了理论依据。但天然的魔芋精粉一般具有腥臭味，分子量较大，溶解性和流变性较差、水溶胶不稳定等缺陷，使其应用受到限制。因此，近年来对魔芋葡甘聚糖的研究成为了热点，并取得了很大的进展。但这些研究主要是在食品、生物医用材料方面，而将其用于建筑材料方面的研究，鲜有报导。因此，本论文尝试以魔芋精粉为原料，过改性研究制备混凝土脱模养护一体化材料。
　　 本文主要工作和结论如下:
　　 ⑴采用乙醇纯化法和柠檬酸纯化法对魔芋粉进行纯化，结果表明：柠檬酸纯化法纯化后的KGM水溶胶的稳定性和抗菌性更优越。柠檬酸纯化的最佳工艺条件为：溶胀温度60℃，pH值5.0～6.0，溶胀时间为1h。
　　 ⑵采用氯乙酸、NaOH、焦磷酸、乙酸钠等对其进行改性，通过检测改性产品的成膜性能和抗菌性能确定最佳改性方法来制备脱模养护一体化材料，结果表明：碱性条件下的氯乙酸改性样品粘度适中，稳定性好，成膜均匀，膜表面光滑，韧性好。
　　 ⑶研究分析了原料配比、pH、时间、温度等因素对改性产品粘度的影响，确定最佳改性工艺条件为：当KGM∶氯乙酸=1:(0.8～0.9)，反应温度60℃，pH=8.0～9.0，溶解时间为3h的条件下，所得溶胶粘度为76.23～85.20mPa.s。
　　 ⑷对该脱模养护一体化材料进行混凝土脱模养护实验，结果表明：其脱模养护性能符合混凝土行业标准JC901-2002《水泥混凝土养护剂》和JC/949-2005《混凝土制品用脱模剂》的要求。且其适合做钢模板和木模板的脱模剂，不适合作胶模板脱模剂。该产品用于高标号混凝土脱模后，混凝土试块表面光滑，色泽均匀，棱角保护完整；低标号混凝土有少许粘膜现象，色泽不均匀，所以该脱模养护产品更适合作为高标号混凝土脱模剂。
　　 ⑸对改性后的魔芋葡甘聚糖(KGM)进行红外表征和热分析，结果表明：红外分析显示改性后KGM分子的主链一级结构没有发生变化，仍旧为吡喃型葡萄糖和吡喃型甘露糖以β-D糖苷键连接而成。KGM碱性条件下发生了脱乙酰基反应，引入了羟甲基，使分子的溶解性增强。热分析发现，改性后KGM分子的热稳定性没有明显的变化，但热分解温度很高，稳定性好。混凝土脱模剂使用温度范围在-5～40℃，故热稳定性方面不会受到影响。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1混凝土脱模剂的研究和发展概述

1.1.1脱模剂的工作机理

1.1.2混凝土脱模性能要求

1.1.3脱模剂的种类

1.2混凝土养护剂及其发展状况

1.2.1混凝土养护剂工作机理

1.2.2混凝土养护剂的分类

1.3魔芋葡甘聚糖的结构与理化性质

1.3.1魔芋葡甘聚糖的结构

1.3.2魔芋葡甘聚糖的理化性质

1.4魔芋葡甘聚糖改性研究进展

1.4.1羟甲基化，醚化改性

1.4.2酯化改性

1.4.3交联改性

1.4.4接枝改性

1.4.5其他改性研究

1.5目前存在的问题

1.6课题研究的内容

1.7课题研究的目的和意义

第二章实验原料和设备

2.1实验设备

2.2实验原料

第三章魔芋葡甘聚糖的改性实验

3.1魔芋葡甘聚糖的纯化研究

3.1.1乙醇纯化法

3.1.2柠檬酸纯化法

3.1.3结果与讨论

3.2改性方法的选择

3.2.1氢氧化钠改性

3.2.2氯乙酸改性

3.2.3乙酸钠改性

3.2.4酸改性

3.2.5焦磷酸钠改性

3.3结果与讨论

3.3.1产品性状

3.3.2稳定性

3.3.3成膜性

3.4本章小结

第四章样品测试与表征

4.1氯乙酸改性工艺研究

4.1.1实验方法

4.1.2粘度测定

4.1.3稳定性测定

4.1.4结果与讨论

4.2改性影响因素分析

4.2.1产品制备方法

4.2.2结果与讨论

4.3本章小结

第五章混凝土脱模养护实验

5.1脱模性能测定

5.2养护性能测定

5.2.1抗压强度比测定

5.2.2有效保水率的测定

5.2.3成膜后浸水溶解性测定

5.2.4成膜耐热性测定

5.3结果与讨论

5.3.1脱模性能

5.3.2养护性能

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

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