聚羧酸超塑化劑對(duì)水泥凈漿流變性能的影響

1、聚羧酸超塑化劑對(duì)水泥凈漿流變性能的影響中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 2006-12-18收藏本頁(yè)打印本頁(yè)傅樂(lè)峰   馮中軍  馬臨濤   沈軍   林忠斌   俞明輝  鄭柏存（1.上海三瑞高分子材料有限公司，上海，200237；2.華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，上海，200237）摘要:應(yīng)用回轉(zhuǎn)粘度計(jì)研究了甲基丙烯酸共聚物和馬來(lái)酸酐共聚物兩種聚羧酸超塑化劑對(duì)水泥漿體流變性能的影響?？疾炝怂冶?、超塑化劑分子結(jié)構(gòu)以及摻量等影響因素。結(jié)果表明水泥凈漿的流變參數(shù)的變化比較好的符合了水泥凈漿工作性的變化。關(guān)鍵詞：聚羧酸

2、60; 超塑化劑  混凝土  流變性能 1、前言      新拌混凝土被認(rèn)為是一種Bingham流體1。混凝土流變學(xué)的研究主要集中在新拌混凝土的特性（即一般認(rèn)為的穩(wěn)定性和工作性）或硬化混凝土的性能（徐變和松弛等等）以及水泥凈漿流變學(xué)。1-6外加劑特別是高效減水劑對(duì)水泥漿體的流變性能有很大的影響7,8。目前關(guān)于這方面的研究，文獻(xiàn)報(bào)道主要集中在萘系、三聚氰胺等高效減水劑。對(duì)于聚羧酸超塑化劑對(duì)水泥漿體流變學(xué)的研究比較少。本文研究了甲基丙烯酸共聚物和馬來(lái)酸酐共聚物兩種不同結(jié)構(gòu)聚羧酸超塑化劑對(duì)基準(zhǔn)水泥漿體流變性能的影響?？疾?/p>

3、了水灰比、超塑化劑分子結(jié)構(gòu)以及摻量等影響因素。 2、試驗(yàn)2.1材料2.1.1超塑化劑（1）甲基丙烯酸共聚物（PCA）      甲基丙烯酸共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1，共聚物合成參考文獻(xiàn)9。共聚物中聚醚側(cè)鏈的平均長(zhǎng)度約16mol（n=16）,甲基丙烯酸占共聚物質(zhì)量的21%，通過(guò)GPC測(cè)得共聚物的重均分子量(Mw)平均值為18000，分子量分布(Mw/Mn)系數(shù)D=3.1。圖1  甲基丙烯酸共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)（2）馬來(lái)酸酐共聚物（PCM）      馬來(lái)酸酐共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖2，

4、共聚物合成參考文獻(xiàn)10。共聚物中聚醚側(cè)鏈的平均長(zhǎng)度約為35mol（n=35），聚醚基單體占共聚物質(zhì)量的83%，馬來(lái)酸酐占共聚物質(zhì)量的15%，通過(guò)GPC測(cè)得共聚物的重均分子量平均值為15400，分子量分布系數(shù)D=4.7。 圖2  馬來(lái)酸酐共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)2.1.2基準(zhǔn)水泥由中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院提供，化學(xué)成分及物性見表1、2所示。表1  基準(zhǔn)水泥化學(xué)分析及礦物組成SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Na2OeqLOSSf-CaOC3SC3A20.634.292.7263.152.183.030.601.930.7051.996.61表2  基準(zhǔn)水

5、泥物理性能細(xì)度比表面積標(biāo)準(zhǔn)稠度安定性凝結(jié)時(shí)間抗折強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度初凝終凝3天28天3天28天1.232227.0合格2：473：385.49.328.054.12.2儀器      ARES(Adanced Rheology Expanded System,高級(jí)流變擴(kuò)展系統(tǒng))，美國(guó)TA儀器公司；NJ-160A型水泥凈漿攪拌機(jī)，無(wú)錫錫儀建材儀器有限公司；NJ-160A型水泥凈漿攪拌機(jī)：無(wú)錫錫儀建材儀器有限公司；NLD-2流動(dòng)度測(cè)定儀：無(wú)錫錫儀建材儀器有限公司。2.3試驗(yàn)方法      固定水泥30g，

6、稱取一定量的水和超塑化劑于一燒杯中，迅速用玻璃棒攪勻，倒入高級(jí)流變擴(kuò)展儀中。在轉(zhuǎn)速100r/min，28的條件下，測(cè)定水灰比w/c為0.200.35，不同超塑化劑摻量時(shí)的水泥凈漿的流變參數(shù)。 3、結(jié)果與討論3.1水灰比對(duì)凈漿流變性能的影響     （a）（b）（c）圖3甲基丙烯酸共聚物在不同水灰比下對(duì)水泥凈漿流變參數(shù)的影響（a）扭矩、（b）粘度、（c）剪切力空白w/c=0.35是指在w/c=0.35，不摻加聚羧酸超塑化劑；其他超塑化劑摻量為：水泥量的0.22%圖4馬來(lái)酸酐共聚物在不同水灰比下對(duì)水泥凈漿粘度的影響超塑化劑摻量為水泥量的0.22%&

7、#160;      由圖3、4可知，無(wú)論是用甲基丙烯酸共聚物還是用馬來(lái)酸酐共聚物作為超塑化劑，水泥凈漿的流變參數(shù)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)都有一個(gè)先下降后上升的趨勢(shì)。這是因?yàn)樵诹髯儍x開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泥漿體中水、水泥顆粒以及聚羧酸超塑化劑有一個(gè)均勻混合的過(guò)程。在這一過(guò)程中隨著聚羧酸超塑化劑在水泥顆粒表面的吸附而開始產(chǎn)生分散作用，因而水泥凈漿的粘度、扭矩、應(yīng)力減小。之后隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，水泥凈漿的粘度開始上升，上升的速度與加入超塑化劑的種類和水灰比有關(guān)。顯然，在水泥水化反應(yīng)過(guò)程中，聚羧酸超塑化劑的加入顯著提高了水泥漿體的流變性能。但是這種影響程度大小和水

8、灰比有關(guān)。水灰比在0.25-0.35的范圍內(nèi)，聚羧酸超塑化劑對(duì)水泥漿體流變性的影響作用幾乎相似。在較大水灰比下，聚羧酸超塑化劑的作用反而有所下降。換而言之，聚羧酸超塑化劑更適合在低水灰比下發(fā)揮作用。當(dāng)wc0.35時(shí)，試驗(yàn)中觀察到拌和物有離析的趨勢(shì)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于毛細(xì)管吸附水和絮凝水的增加。由于超塑化劑可以使拌和物的總用水量下降，極小的用水量的增加都會(huì)顯著地影響混凝土拌和物的穩(wěn)定性引發(fā)離析，因此此時(shí)如再繼續(xù)增加超塑化劑的用量就無(wú)意義了。為了到達(dá)同樣的工作性，當(dāng)wc增加時(shí)，可以降低超塑化劑的摻量；當(dāng)wc降低時(shí)，必須增加超塑化劑的摻量。試驗(yàn)結(jié)果表明，超塑化劑對(duì)塑性粘度的影響取決于拌和物的w

9、c，當(dāng)wc0.35時(shí)，所研究的2個(gè)超塑化劑對(duì)塑性粘度的作用都不明顯。      水泥漿體的粘度隨著水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行而上升，體現(xiàn)在凈漿上是流動(dòng)度的經(jīng)時(shí)損失。表3是摻有不同結(jié)構(gòu)超塑化劑的基準(zhǔn)水泥凈漿經(jīng)時(shí)流動(dòng)度。表3 摻有不同結(jié)構(gòu)超塑化劑的基準(zhǔn)水泥凈漿經(jīng)時(shí)流動(dòng)度聚羧酸超塑化劑初始（mm）60min（mm）90min（mm）PCA200174170PCM277204187w/c=0.30，超塑化劑摻量為水泥量的0.22%水泥凈漿的流變參數(shù)的變化比較好的符合了水泥凈漿工作性的變化。在基準(zhǔn)水泥上，摻有馬來(lái)酸酐共聚物超塑化劑的水泥漿體初始粘度小，凈漿流動(dòng)度

10、大，后來(lái)黏度迅速上升，在凈漿上顯示就是流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失大。摻有甲基丙烯酸共聚物的水泥漿體初始粘度相對(duì)較大，凈漿初始流動(dòng)度較小，漿體黏度上升較慢，所以凈漿流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失較小。因此，可以用流變學(xué)參數(shù)來(lái)表征超塑化劑在某種水泥上的適應(yīng)性問(wèn)題。 3.2聚羧酸超塑化劑的摻量對(duì)水泥凈漿流變性能的影響（a）（b）圖4馬來(lái)酸酐共聚物的摻量對(duì)水泥凈漿扭矩、粘度的影響（a）       扭矩變化（b）黏度變化水灰比w/c0.35從圖4可知，隨著聚羧酸超塑化劑摻量的增加，水泥漿體的粘度先減小；添加量達(dá)到一定程度后（液體摻量0.80%-1.0%，折固摻

11、量0.18-0.22%），漿體黏度反而增加。因此，超塑化劑有一個(gè)最佳的摻量范圍。摻量太小，作用不明顯；摻量太大工作性沒(méi)有提高反而下降。 4、參考文獻(xiàn)1 石云興，楊世浩，寧中南等微細(xì)粉體在新拌混凝土中的表面物理化學(xué)作用J混凝土(Concrete)，1999(5)：15-192 張雄，韓繼紅，郭利群等 特殊混合材對(duì)水泥漿流變性的影響J同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(J Tonal Univ)，1998，26：299-3023 STEFANIE G，GRZEGORZ LEffect of content and particle size distribution of highcalcium fly as

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