聚羧酸减水剂分子结构及缓凝组分对C3A-石膏体系吸附行为及水化行为的影响

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本论文依托国家973项目（2009CB623201）子课题“现代混凝土胶凝浆体微观结构形成机理”，通过测定C3A-CaSO4?2H2O体系对聚羧酸减水剂分子的吸附量、二元体系的水化热，并结合XRD、SEM等测试手段，系统的研究了聚羧酸分子结构对C3A-CaSO4?2H2O体系吸附量及水化历程的影响规律以及三种调凝组分（三聚磷酸钠（STPP）、硼砂（BS）和硫酸钠（Na2SO4））对C3A-CaSO4?2H2O体系吸附量及水化历程的影响及其作用机理，并建立相关吸附模型。本文具体内容如下：
　　1.研究了聚羧酸减水剂分子结构对C3A-CaSO4?2H2O体系吸附行为及水化历程的影响规律
　　聚羧酸减水剂对于C3A-CaSO4?2H2O体系水化反应的调控与其分子结构有关。随着聚羧酸减水剂分子结构中羧基（-COOH）的增加、酯基（-COOR）的减少，体系对聚羧酸减水剂的吸附量逐渐增加，体系的第一、第二放热峰的延迟和宽化效应逐渐增强，水化反应的延缓效应也逐渐增强。随着聚羧酸减水剂溶液浓度的增加，体系吸附量逐渐增加，在溶液浓度达到1.0％左右时，体系逐渐达到吸附饱和状态。随着液相温度的升高，体系的吸附量也随之增加：环境温度从5℃升高到45℃时，体系吸附量增加依次为49.6％、37.8％、26.9％，37.5％、19.2％、30.3％。
　　2.研究了聚羧酸减水剂与缓凝组分协同作用对C3A-CaSO4?2H2O体系吸附行为及水化调控机理
　　聚羧酸减水剂与缓凝剂之间存在竞争吸附：缓凝剂会降低聚羧酸减水剂在C3A-CaSO4?2H2O体系中的吸附量，如当缓凝剂的掺量达到0.05％时，体系吸附量就急剧下降：掺加0.05％STPP时，六种聚羧酸减水剂吸附量依次降低39.6％、54.3％、55.0％、47.0％、46.6％、50.4％；掺加0.05％BS时，六种聚羧酸减水剂吸附量依次降低33.6％、28.7％、48.5％、114.0％、43.4％、156.4％；掺加0.05％Na2SO4时，六种减水剂的吸附量依次减少了56.1％、55.0％、44.6％、37.7％、40.9％、31.9％。三种缓凝组分对聚羧酸减水剂吸附量的影响程度依次为：Na2SO4＞STPP＞BS；缓凝组分对C3A-CaSO4·2H2O体系的水化放热曲线的延缓和宽化的作用强弱依次为：STPP＞BS＞Na2SO4。在水化反应的初期，缓凝组分的掺入对水化反应进程影响不大，其中掺入Na2SO4会一定程度的促进早期钙矾石的生成。
　　3.建立了聚羧酸减水剂以及聚羧酸和缓凝剂协同作用的吸附模型，并阐述了聚羧酸减水剂及聚羧酸和缓凝剂协同作用的机理：
　　STPP、BS、Na2SO4这三种外加剂对体系吸附行为影响的机理各不相同。缓凝组分均会与聚羧酸减水剂在C3A颗粒表面形成竞争吸附：三聚磷酸钠与溶液中的Ca2+反应生成的络合物具有较强的负电性，很容易吸附到C3A颗粒的表面；硼酸分子则与溶液中的钙离子形成硼酸钙络合物，并在颗粒表面形成一层包覆层；SO42-由于其电负性要比羧基强，会优先于羧基吸附在C3A颗粒表面，并迅速反应生成钙矾石覆盖在颗粒表面形成包覆层。同时，本文对这三种缓凝组分对C3A-CaSO4·2H2O体系吸附的影响建立了吸附模型。

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作者
汪杰;
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作者单位

武汉理工大学;

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授予单位武汉理工大学;
学科建筑材料与工程
授予学位硕士
导师姓名马保国;
年度 2014
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总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类减水剂;
关键词
混凝土材料; 聚羧酸减水剂; 分子结构; 缓凝组分; C3A-石膏; 吸附行为; 水化行为;

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