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聚羧酸减水剂如何影响水泥水化进程

编辑:华伟银凯   发布时间:2018-7-9?

  聚羧酸减水剂作为一种绿色环保的新型高性能混凝土外加剂,其研发和推广一直是混凝土材料科学中的研究热点,并凭借高减水、高保坍、超塑化、低收缩、高增强等优点在减水剂市场占据着举足轻重的地位,在高铁、公路、核电、水电、大坝、桥梁等水泥混凝土工程中发挥了重要作用。作为一种水泥分散剂,聚羧酸减水剂是如何影响水泥水化进程的呢?

  聚羧酸减水剂主要通过在水泥颗粒表面的吸附而对水泥水化产生调控作用,对水泥浆体的性质产生一系列重要的影响,主要包括:①延长水泥水化诱导前期时间;②降低水泥浆体中溶液的表面张力和体系粘度;③在体系中引入空气形成微气泡,有利于新拌混凝土的流动;④使水泥浆体剪切屈服应力与塑性粘度降低;⑤有效减缓水泥矿物的水化速率和放热速率,提高混凝土体积稳定性;⑥良好的减水作用提高了混凝土的密实性及强度。

  有研究表明,不同水化体系中钙矾石相的生长速率在很大程度上取决于外加剂,添加减水剂后的水泥水化初期体系中结晶钙钒石的量远低于空白体系,这说明减水剂除了通过吸附包裹在水泥矿物表面来降低水泥水化初期的反应速率外,溶液中的减水剂分子还有可能与新生态的钙钒石或溶液中的Ca2+发生作用,从而对结晶钙钒石晶体的生长产生不利影响。

  聚羧酸减水剂除了可以通过吸附作用阻止水泥矿物溶出外,还能通过羧基配位作用影响水泥水化进程。通过测量水泥浆体水化热研究聚羧酸减水剂对水泥水化的影响,结果表明,随聚羧酸减水剂掺量提高,水泥水化诱导期明显延长,而AFt转变为AFm的放热肩峰却变化不大。聚羧酸减水剂可以与液相中的Ca2+形成配合物从而降低Ca2+浓度,进而阻碍水化产物的成核与生长。

  聚羧酸减水剂不仅对水泥水化进程具有调控作用,对特定水化产物的形貌也会产生影响。通过化学法合成水化产物时发现:Zeta电位为正的水化产物形貌明显发生变化,如高硫型硫铝酸钙从细长棒状结构变成紧密针状结构;而Zeta电位为负或者接近于0的水化产物,如钾石膏、氢氧钙石等形貌则没有明显变化。这是因为,一方面聚羧酸减水剂加速了水化产物晶核形成的速率;另一方面聚羧酸减水剂在特定晶面上的吸附阻碍了水化产物的正常生长,而聚羧酸减水剂对Zeta电位为负或接近于0的水化产物没有明显吸附。

  总而言之,聚羧酸减水剂分子吸附于水泥颗粒表面后形成吸附层,导致水泥矿物溶出速率降低,使水泥水化迅速进入水化诱导期;通过羧基配位作用降低溶液中离子浓度和聚羧酸减水剂在水化产物上的选择性吸附,延缓水化产物的成核与生长,从而推迟水化加速期的形成。


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