混凝土坍落度損失機(jī)理及保坍類材料研究.pdf

1、本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金(51408448)“聚羧酸減水劑與羥基羧酸鹽緩凝劑的分子結(jié)構(gòu)耦合機(jī)理”和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51178363）“混凝土Thaumasite侵蝕機(jī)理及防護(hù)措施的研究”，針對(duì)混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失引起的施工問題，通過制備聚羧酸類緩釋型保坍劑，并復(fù)配高性能減水劑和緩凝劑，經(jīng)過試驗(yàn)找出性能優(yōu)良的混凝土保坍材料。同時(shí)，通過探討蒙脫石與保坍材料的相互作用機(jī)理，找出有效的抗蒙脫石保坍材料，解決混凝土含泥量高引起的坍落度損失

2、大的問題。最后，在夏天高溫環(huán)境和混凝土原材料含泥量較高的條件下，將后摻抗泥型保坍材料應(yīng)用于混凝土拌合中，為解決混凝土坍落度損失問題提供一定的方法。具體內(nèi)容如下：
　　1制備聚羧酸類減水劑和緩釋型保坍劑，并研究保坍劑的作用機(jī)理，為制備保坍材料體系提供理論基礎(chǔ)，具體內(nèi)容如下：
　?。?）通過氣象色譜測(cè)定馬來酸酐單甲酯的轉(zhuǎn)化率，發(fā)現(xiàn)最佳合成條件為：反應(yīng)時(shí)間105min，順丁烯二酸酐/甲醇的摩爾比為1.1：1，催化劑選用濃硫酸，轉(zhuǎn)化

3、率達(dá)到84.69％。（2）檢測(cè)保坍劑的穩(wěn)定性，丙烯酸羥乙酯型保坍劑靜置3個(gè)月后保坍性能優(yōu)良，馬來酸酐單甲酯型保坍劑在靜置過程中，結(jié)構(gòu)中的酯基發(fā)生水解反應(yīng)，變成性能優(yōu)良的高效減水劑。（3）通過核磁能譜的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)保坍劑的作用機(jī)理是分子結(jié)構(gòu)中酯基的在水化過程中水解從而“緩慢釋放”羧基，與高性能減水劑相比，它可以長(zhǎng)時(shí)間保持分散性能。
　　2復(fù)配減水劑、保坍劑和緩凝劑，尋找出性能優(yōu)良的保坍材料體系，具體內(nèi)容如下：
　?。?）復(fù)配保坍

4、劑與減水劑時(shí)，兩者匹配性較好，特別是摻入0.8gJS-3減水劑和0.2gBT保坍劑時(shí)效果最優(yōu)，初始流動(dòng)度為210mm，1h流動(dòng)度為240mm。（2）緩凝劑與保坍劑或減水劑在水泥顆粒表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，可以在保證凈漿初始流動(dòng)度的基礎(chǔ)上，有效抑制1h的凈漿流動(dòng)度損失，其中影響力大小為STTP>SG>FS。（3）JS-3-BT-緩凝劑的三元組分保坍類材料的性能優(yōu)良，特別是在各組分質(zhì)量為 JS-3（0.8g）-BT（0.2g）-緩凝劑（0.2g）

5、時(shí)，水泥凈漿的初始流動(dòng)度在220~235mm，1h流動(dòng)度在240~255mm。
　　3粘土礦物中以蒙脫石（鈣基）為代表，其摻入水泥中會(huì)明顯影響水泥凈漿流動(dòng)性能，通過研究其對(duì)聚羧酸減水劑的吸附機(jī)理，找出合適的材料體系抑制蒙脫石對(duì)減水劑的吸附，具體內(nèi)容如下：
　?。?）當(dāng)水泥中摻入蒙脫石，水泥凈漿的初始流動(dòng)度和1h流動(dòng)度大幅降低，且隨著蒙脫石摻量的增加而降幅增大。（2）蒙脫石摻入不同的聚羧酸減水劑或保坍劑后，在105℃的真空干燥

6、箱中烘干后，用XRD測(cè)定蒙脫石層間距，發(fā)現(xiàn)蒙脫石層間距變大，由1.51nm增加到1.63~1.70nm，同時(shí)用TOC測(cè)試蒙脫石對(duì)聚羧酸減水劑的吸附遠(yuǎn)大于水泥對(duì)聚羧酸減水劑的吸附，所以當(dāng)水泥中混入蒙脫石會(huì)導(dǎo)致減水劑的有效利用率大大降低，是水泥凈漿經(jīng)時(shí)損失很大的原因。（3）當(dāng)水泥-蒙脫石體系中同時(shí)摻入聚羧酸減水劑和緩凝劑時(shí)，可以保證水泥凈漿的初始流動(dòng)性能，抑制凈漿的經(jīng)時(shí)損失。這是因?yàn)榫從齽?huì)與蒙脫石發(fā)生離子交換，抑制了蒙脫石對(duì)聚羧酸減水劑的

7、吸附，保證了水泥顆粒對(duì)減水劑的吸附。（4）蒙脫石吸附聚羧酸減水劑的方式是部分聚羧酸減水劑的側(cè)鏈吸附到蒙脫石的層間。
　　4當(dāng)混凝土含泥量較高或高溫環(huán)境下，用后摻保坍材料的方式解決混凝土坍落度經(jīng)時(shí)損失過大問題，具體如下：
　?。?）當(dāng)混凝土中含泥量較高時(shí)（8%），混凝土單摻減水劑或保坍劑時(shí)，混凝土的坍落度損失較快，60min是坍落度為0mm，已經(jīng)不具備施工性能。采用減水劑-保坍劑-緩凝劑的三元組分保坍材料，可以有效地抑制混凝土