粘土对聚羧酸减水剂的分散性能影响研究

发布时间：2019-11-10 22:34

【摘要】：聚羧酸减水剂作为高性能混凝土中的一种重要组分，因其具有低掺量、高减水率、强分散力、和易性好、分子结构可变性强、绿色环保等优良性能，近几十年来发展迅速。但是试验研究和工程实践一致表明，集料中的泥对聚羧酸减水剂的减水分散性能有一定的负面影响，其中泥的各种单粘土矿物对其影响差异较大。现有研究大多关注的是不同地区的泥或是不同粒径的泥对掺聚羧酸减水剂混凝土工作性能或力学性能的影响。本文则从粘土的角度出发，重点研究泥中所含的不同粘土对聚羧酸减水剂分散性能的影响并结合各种粘土的不同物理化学性质探究了其影响机理，探明了粘土中影响其分散性能的主要成分；并且从层间吸附的角度进行了解释，对研发具有屏蔽泥对聚羧酸减水剂负面作用的助剂具有较高的参考价值。选取蒙脱土、伊利土、高岭土，其中蒙脱土又根据层间阳离子不同选取了钙基蒙脱土和钠基蒙脱土作为研究对象，从不同粘土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的角度来研究不同粘土对聚羧酸减水剂分散性的影响差异。结果表明，两种蒙脱土掺量为1%时就会使聚羧酸减水剂水泥净浆流动度急速下降，而伊利土和高岭土则对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度影响较小，建议在选择集料时，应该不单考虑集料表面的含泥量，而是从泥中所含的粘土矿物角度来控制集料质量。从钙基蒙脱土、钠基蒙脱土、伊利土、高岭土的电性质、吸水性质和吸附高分子的特性出发研究了粘土对聚羧酸减水剂分散性能影响机理。试验得出：粘土的存在并不会对减水剂溶液中水泥颗粒表面的电性质产生影响，即粘土对体系中的静电斥力影响不大；但是在混凝土拌合过程中，各种粘土矿物均吸附了一定量的水，其中钠基蒙脱土的吸附量最大。但是通过研究饱和吸水之后的粘土对聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响规律发现，粘土的吸水性质并不是其影响聚羧酸减水剂分散性能的最主要原因；所以试验又重点研究了各种粘土对聚羧酸减水剂的吸附特性，发现各种粘土对聚羧酸减水剂的吸附量存在较大差异，其中蒙脱土的吸附量是水泥颗粒的3倍，伊利土和高岭土的吸附量与水泥相当并略高。采用差热-热重分析仪、红外分光光度计和X射线小角度衍射仪分析了蒙脱土、伊利土、高岭土对聚羧酸减水剂的吸附类型，发现在拌合过程中，聚羧酸减水剂吸附进入了蒙脱土的层间结构，导致其吸附量增大，且吸附进入层间的聚羧酸减水剂不能发挥减水分散作用。而伊利土和高岭土并未将聚羧酸减水剂吸附进入层间，，故吸附量较少，且吸附在其表面的聚羧酸减水剂依旧能够发挥减水分散作用。由此发现，在研发具有屏蔽泥对聚羧酸减水剂分散作用负面效应的助剂或新型减水剂时，应充分考虑粘土的层间吸附作用。
【图文】：

聚羧酸减水剂,醚类,酯类,化学结构式

图 1.2 酯类和醚类聚羧酸减水剂的化学结构式Fig 1.2 Chemical structure of polyester and polyether polycarboxylate superplasticizer图1.1即聚羧酸减水剂的分子结构模型,图1.2分别为酯类聚羧酸减水剂和醚类聚羧酸减水剂的化学结构式。聚羧酸系减水剂的分子结构呈梳状，主链上接有许多个有一定长度和刚度的侧链。目前普遍认为聚羧酸减水剂发挥分散性能的原因主要有两方面：一是支链上的聚氧化乙烯基长链[ 2 2 n-(O -C H -C H) -]，吸附在水泥颗粒的表面，形成亲水性保护膜，游离于液相中起空间位阻作用，阻碍了水泥的

蒙脱石晶体,粘土矿物,化学组成,蒙脱石

表 1.2 三种主要粘土矿物的化学组成Table 1.2 Three main chemical composition of the clay mineral物名称理论化学式铝脱石 (Al2Mg3)(Si4O10)(OH)2·nH2O 利石 (K,Na,Ca2)m(Al,Fe,Mg)4(Si,A1)8O20(OH)4·nH2O 岭石 2A12O3·4SiO2·4H2O 表 1.2 可以看出，这三种粘土矿物的化学成分是不同的。蒙脱石具有含量和较低的氧化铝含量。高岭石具有较高的氧化铝和较低的氧化中则含有较高的氧化钾，粘土矿物的不同结构和化学组成决定了他存在一定的差异，下面对这三种粘土的各项性质做详细介绍。蒙脱石(Montmorillonite)
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU528.042.2

【参考文献】