聚羧酸減水劑具有減水率高、保坍性好和分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),近年來得到了快速的發(fā)展,廣泛應(yīng)用于各種混凝土。因其合成工藝簡單、綠色和生產(chǎn)周期短等特點(diǎn),吸引了國內(nèi)許多生產(chǎn)廠商加入,低水平同質(zhì)化競爭愈加激烈。另外,實(shí)際工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)砂石中的粘土嚴(yán)重抑制聚羧酸減水劑的性能,嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量,也制約著聚羧酸減水劑的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。為降低反應(yīng)溫度節(jié)約生產(chǎn)成本,本文探索了丙烯酸(AA)和三種聚合反應(yīng)活性較高的大單體(4-羥丁基聚乙二醇乙烯基醚VPEG、異戊烯醇聚乙二醇醚TPEG、甲基烯丙醇聚乙二醇醚HPEG)在常溫下合成聚羧酸減水劑的工藝及影響因素。發(fā)現(xiàn)H_2O_2-Vc氧化還原引發(fā)體系較適于聚羧酸的常溫聚合引發(fā);引發(fā)劑用量對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和性能影響最大,其次是酸醚比和反應(yīng)物濃度,反應(yīng)溫度對產(chǎn)物性能影響最小。隨引發(fā)劑用量和反應(yīng)溫度增大、隨酸醚比降低,產(chǎn)物特性粘度降低,對水泥的分散性先增后減;隨反應(yīng)物濃度增大產(chǎn)物特性粘度和水泥分散性均是先增后減。聚羧酸減水劑對水泥凈漿的分散性能與分子量成正比。三種大單體在常溫下制備聚羧酸減水劑的優(yōu)化工藝為:n(AA):n(VPEG)=2.5:1,反應(yīng)溫度30℃,反應(yīng)物濃度60 wt.%,H_2O_2用量10.0 mol%,AA和Vc滴加時(shí)間1.5 h,繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間1.5 h;或n(AA):n(TPEG)=3.0:1,反應(yīng)溫度35℃,反應(yīng)物濃度35%,H_2O_2用量10.0%;或n(AA):n(HPEG)=3.0:1,反應(yīng)溫度35℃,反應(yīng)物濃度40%,H_2O_2用量7.5%。三種優(yōu)化工藝產(chǎn)品均具良好水泥分散性。相比于TPEG和HPEG,VPEG用于聚羧酸合成時(shí)所需丙烯酸少,反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時(shí)間短,產(chǎn)物固含量高且分散性能略優(yōu),具有成本優(yōu)勢。粘土對聚羧酸產(chǎn)生抑制作用的主要原因是其吸附了大部分本應(yīng)吸附分散水泥顆粒的聚羧酸分子。本文嘗試通過在聚羧酸主鏈接枝電負(fù)性更強(qiáng)的陰離子基團(tuán)加強(qiáng)其在水泥上的吸附,而減少在粘土上吸附,從而降低聚羧酸減水劑的粘土敏感性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)接枝少量陰離子功能單體2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)可提高產(chǎn)品分散性,但抗泥性下降;接枝較大量AMPS時(shí)產(chǎn)品分散性降低,但表現(xiàn)出一定的抗泥效果。這可能與接枝2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)后聚羧酸在蒙脫土上的吸附雖略有增強(qiáng),但在水泥上的吸附顯著增強(qiáng)有關(guān)。接枝甲基丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯(HEMAP)則明顯使產(chǎn)品的分散性能和抗泥性變差。通過超濾或改變引發(fā)劑用量的方式獲得了不同分子量的聚羧酸減水劑,發(fā)現(xiàn)分子量大的聚羧酸減水劑不僅具有更好的分散性能,而且具有較低粘土的敏感性。吸附研究也表明聚羧酸減水劑在水泥上的吸附量隨分子量增大而增加,在蒙脫土上的吸附量隨分子量增大而降低。論文還研究了聚羧酸減水劑的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對其粘土敏感性的可能影響。發(fā)現(xiàn)PEG在蒙脫土上的吸附量很大,不同分子量PEG在蒙脫土上的吸附量隨PEG分子量的增大而減小,且同等分子量的聚乙二醇單甲醚(mPEG)較PEG的吸附量低,這表明分子量小和親水性強(qiáng)的聚醚側(cè)鏈可能會(huì)降低聚羧酸的抗泥性能。本文探究聚羧酸減水劑的常溫合成工藝,以及聚羧酸減水劑的陰離子組成、分子量和側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對粘土敏感性的影響,研究成果將為合成抗泥型聚羧酸減水劑提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU528.042.2
【部分圖文】：

第一章 緒論的粘土和淤泥具有很強(qiáng)的敏感性，導(dǎo)致聚羧酸減水劑的性能大大降低甚至完全無已經(jīng)發(fā)現(xiàn)蒙脫土比其他粘土礦物例如高嶺土和伊利石等更有害[49,89]。在水泥孔，粘土顆粒的表面由于鈣離子吸附到帶負(fù)電的鋁硅酸鹽片層上而變成帶正電荷[90]些表面上，帶負(fù)電的減水劑分子被吸附，從而導(dǎo)致部分減水劑分子在孔隙液中被消時(shí)粘土與水泥顆粒形成對減水劑分子的競爭吸附。此外，PEO 側(cè)鏈很容易嵌入粘硅酸鹽層之間，從而形成有機(jī)-礦物相[91]，研究者通過 XRD 證明聚乙二醇進(jìn)入了間結(jié)構(gòu)[85]。因此，聚羧酸減水劑可以通過表面吸附和插層吸附兩種方式被粘土消

圖 2-1 烏氏粘度計(jì)ig. 2-1 Ubbelohde viscom置成稀溶液，置于 2離子水潤洗三遍后從液面浸沒小球，恒溫待測液垂直流下，記差不超過 0.2 s，取平重復(fù)步驟（2），用待ηs

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2822733