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聚羧酸系高效减水剂与含有不同的C3A量水泥的相互作用瑞士联邦实验室材料测试和研究阿纳托尔，弗兰克，劳伦兹等摘要:该课题研究在具有不同C3A含量的水泥浆料的羧酸型高效减水剂的分子结构与他们性能的联系。除了C3A含量的变化，实验合成减水剂因聚乙烯氧化物侧链密度和长度改变而不同。该高效减水剂对和易性能及滞后现象与在水泥浆料中C3A的含量相关。通过量热法，流变性能，吸附和ζ电位测量检测不同的PCE架构和不同的C3A含量之间的相互关系。这项研究表明，降低侧链密度PCE分子则吸附性更强，因此，空间位阻的稳定降低了水泥净浆的屈应力。这也表明，具有长侧链的PCE分子比短链PCE分子延缓水泥浆的凝结效果更好。因此，在优化分子结构方面，可通过添加PCE长侧链、高电荷改善和易性，最大限度地减少不希望的凝结现象发生。关键字：聚羧酸高效减水剂，ζ电位，吸附，流变，水泥C3A含量1概述高效减水剂在混凝土技术应用要求苛刻，经常是为了改善砂浆混凝土系统的和易性。加高效减水剂为了两个目的：首先，加高效减水剂可以控制流动性，这非常重要，例如自密实混凝土；其次，高效减水剂可以在减小水灰比的同时保持良好的和易性以达到高强度和耐久性。水灰系统的性能取决于各种化学和物理参数。在早期水化，水合物相的析出过程中（最多3 h，直到凝结），和易性一方面受到熟料的化学组合的影响，主要是C3A的含量、水溶性硫酸盐及孔隙溶液的化学组成。另一方面，物理性能如颗粒尺寸分布、堆积密度、比表面积和颗粒间力也会影响水泥浆体的流变性。添加高效减水剂使水灰系统变的高度敏感。少量的高效减水剂可以有效的增强和易性能，但往往会产生很强的、不希望的水泥浆缓凝现象。在梳形聚羧酸盐基础上较新的高效减水剂时代（在本研究中所用的，以下称为PCE）。他们的分散作用是由于聚合物吸附在颗粒表面和唤起的静电力或空间位阻斥力。这些作用机理来源于胶体科学理论。添加高效减水剂影响粒子外表和孔隙溶液之间的界面，并影响其物理性质，如浆料的粘度和屈服应力。其吸附行为取决于PCE架构，这些分子是梳状的，包括一个吸附主链和一个亲水性聚环氧乙烷（PEO）侧链。可以改变侧链长度和侧链密度这两个参数来控制其吸附行为及分散性能。通过改变PCE架构和剂量可以控制和易性能及延长休眠期。尽管已经进行了大量的水泥与高效减水剂相互作用的研究项目，但许多问题仍然没有得到解决。某些水泥高效减水剂的组合是不相容的，并表现出较差的流动性，较大的早期坍落度损失，过强的缓凝和闪凝。这项研究是项目的一部分，含有高效缓凝剂的水泥悬浮液的宏观现象与它们水化早期的微观结构演化有关。本文旨在促进人们更好地理解不同的C3A含量水泥净浆（水泥CEMI42.5 N型）与PCE的相互作用机理。在此参量的研究中，PCE的架构（侧链密度，侧链长度）和水泥C3A含量为系统变量。使用量热分析、流变测量、TOC分析和ζ电位测量研究水泥和高效减水剂之间的相互作用。量化所涉及的水泥净浆的静电和空间位阻的高效减水剂来获得吸附性能数据。吸附的PCE对颗粒间作用力的影响随着记录的水泥净浆的ζ电位的变化而变化。流变和热测量是为了给每一组水泥高效减水剂浆料的流变性和水化热演变一个更好的解释。2.材料2.1高效减水剂在这项研究中，三个梳状聚羧酸型减水剂（PCE）被合成。甲基聚乙二醇共聚物（侧链）与甲基丙烯酸的共聚物（主链）聚合。通过使用不同的侧链的密度和长度聚合物的结构是变化的。其化学结构见图1：图1实验减水剂（甲基聚乙二醇-甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸，钠盐的共聚物）主链（n）至侧链（m）单元比例的n：m= 2:1，6:1化学结构的PEO单位数（p）在侧链：p值=23和102保持恒定，在聚合过程中，从而导致不同的最终产品的固体含量。这种情况下，通过参照的掺和物的干重，校正该聚合物溶液中水灰比使所有的净浆和水泥砂浆试验得到补偿。然而，对于不同的聚合物结构的某些数据的比较，涉及的电荷密度（mol羧酸基团/水泥）是有用的。所使用的PCE架构和其分子特征，以及他们的计算出的（理论值）的电荷密度列于表1。通常，越低侧链的密度和越短的侧链长度，电荷密度越大（电荷密度PCE23-6 PCE102-6102-2 PCE）并且所有减水剂被施加作为钠盐。表 1 PCE分子特征2.2硅酸盐水泥根据欧洲标准EN 197-1，普通硅酸盐水泥（CEM I42.5 N）已用于本研究（表2）。表2所使用的普通硅酸盐水泥CEM I42.5 N.化学成分和分子性能根据Bogue计算（表3），这些水泥C3A的含量分别表现出1％（L-OPC），8％（M-OPC），和10％（H-OPC）。水泥的Al2O3/SO3的比率（分别为1.9,1.7和2.1）也有所差异。他们的具体的表面密度（Blaine值）在3000-3600平方厘米/克的范围内。表3 X