新型木聚系減水劑的合成及性能研究.pdf

1、造紙廢液對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，傳統(tǒng)處理方式利用其制備木質(zhì)素磺酸鹽類減水劑的做法已不能滿足現(xiàn)代混凝土工程對減水劑高減水率、低摻量、相容性好等方面的性能要求，迫切需要利用現(xiàn)代合成新技術(shù)研發(fā)以造紙廢液為主要原材料的新型高效混凝土減水劑-木聚系高效減水劑，并對其進(jìn)行應(yīng)用技術(shù)研究，這不僅可以實現(xiàn)“減排”環(huán)保，又帶動了混凝土減水劑高性能化的發(fā)展。
　　 本文首先探索了利用脂肪族、萘系以及聚羧酸系三種高效減水劑中間體與經(jīng)處理的紙漿廢液接枝聚合

2、制備三大類木聚系減水劑（木聚脂肪系、木聚萘系和木聚羧酸系）的最佳合成工藝，以凈漿流動度為考察指標(biāo)系統(tǒng)研究了單體比例（10％、20%、30%等）、引發(fā)劑用量(2%～15%)、合成溫度(30℃～100℃)與接枝反應(yīng)時間(3h～5h)等關(guān)鍵合成參數(shù)對產(chǎn)物性能的影響規(guī)律和特點，并運(yùn)用紅外光譜分析對其主要官能團(tuán)進(jìn)行了表征。試驗結(jié)果表明，三類高效減水劑中間體官能團(tuán)成功接枝在預(yù)處理紙漿廢液得到的木質(zhì)素磺酸鹽中間體分子鏈上，形成了集多種高效減水、分散、

3、緩凝、位阻等官能團(tuán)于一體的新型高效木聚系減水劑。
　　 系統(tǒng)研究了三類新型木聚系減水劑與水泥的相容性，詳細(xì)分析了水泥中的混合材種類（粉煤灰和礦渣）及摻量(10%、20%和30%)、堿含量（0.6%～1.0%）、C3A含量（6.4％、7.6%和9.2％）、細(xì)度(346m2/kg、364m2/kg和387m2/kg)等關(guān)鍵因素的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，混合材摻入水泥中對于木聚系減水劑與水泥的相容性有良好的促進(jìn)作用，摻20%粉煤灰可使得水

4、泥凈漿初始流動度上升20%，而同摻量的礦渣可使其提高15%；堿含量從0.6％增大到1.0％時，摻木聚系減水劑的水泥凈漿初始流動度急劇下降達(dá)60%;隨著C3A含量的升高，凈漿流動度逐步降低，而當(dāng)C3A含量達(dá)到9.2%時，60min流動度尚可保持在160mm左右；水泥細(xì)度的增大使得摻木聚系減水劑的水泥凈漿流動度30min內(nèi)損失加劇，當(dāng)水泥細(xì)度達(dá)到387m2/kg時，摻木聚脂肪族減水劑的水泥凈漿流動度已低至80mm。
　　 考察了摻木

5、聚系減水劑C40和C60新拌混凝土的物理性能以及硬化混凝土的力學(xué)性能、收縮變形性和長期耐久性。研究發(fā)現(xiàn)：木聚脂肪族減水劑摻入后新拌混凝土泌水率略高，而木聚羧酸系減水劑則表現(xiàn)出一定的引氣作用；三種木聚系減水劑均可提高混凝土的強(qiáng)度10%～20%，明顯加快了C60混凝土早期(7d前)動彈性模量的發(fā)展；木聚系減水劑對抑制C40混凝土后期收縮性能方面作用顯著，28天時收縮率減少1/3以上；隨碳化齡期的增長，碳化深度增大，且C60混凝土（摻有20%

6、粉煤灰）的各齡期碳化深度均大于不摻的對比組；摻木聚萘系和木聚脂肪族減水劑C40混凝土的相對動彈性模量均在300次凍融循環(huán)后降至60%以下，試件疏松開裂，而摻木聚系減水劑C60混凝土的均保持在65%以上；C40和C60混凝土氯離子滲透系數(shù)均大幅度降低，摻木聚羧酸系減水劑的C60混凝土氯離子滲透系數(shù)低至6.8×10-9cm2/s．
　　 通過表面張力和有機(jī)碳吸附量測定，研究了木聚系減水劑的吸附分散機(jī)理。測定結(jié)果表明：三種木聚系減水劑

7、均能有效降低溶液表面張力，在水泥顆粒表面的吸附量較小，因而液相中有相對較多的減水劑分子通過靜電斥力或位阻作用將聚集在一起的水泥顆粒分散開。
　　 利用水化熱測定方法研究了摻三類新型木聚系減水劑的水泥漿體的水化放熱過程。結(jié)果表明：三種木聚系減水劑均可延緩水泥早期水化，使得第二水化放熱速率峰推遲10h以上，尤其摻木聚羧酸系減水劑的更是高達(dá)40h。
　　 此外，本文還運(yùn)用XRD、ESEM等現(xiàn)代微觀測試方法對摻三類新型木聚系減水