聚丙烯酰胺对水泥性质影响的试验研究

发布日期:2015-03-27 19:31:23

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文章摘要:增稠剂 ,最完整反舰导弹不开,保举衰弱教授说。

配制自密实混凝土( Self-Compacting Concrete, 简称see)技术路线可归纳为两种,一是选用较多的 水泥及矿物掺合料等粉体材料,另一种是通过高性 能外加剂的掺人以改变水泥混凝土性能来达到自密 实的效果[1]。后一种方法因混凝土胶凝材料相对较 少,伴随减水剂加入可能会出现泌水,为避免泌水产 生,常在自密实混凝土中掺入增稠剂。增稠剂能够 增加新拌混凝土的黏聚性,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:减少材料分层离析,提高 拌合物匀质性。目前,增稠剂主要是高分子外加剂 类型,可分为聚丙烯酰胺系、纤维素系及其他系列。

PAM是丙烯酰胺单体 在引发剂作用下均聚或共聚所得聚合物的统称,具 有大分子链的架桥作用和阴离子基团的电荷作用, 故PAM具水溶性,有絮凝、减阻、分散等功效[2]。当 聚丙烯酰胺在水中溶解时,在水中离解成多电荷大 分子量的离子,同性电荷强烈相斥作用使线团状大 分子变成曲线状,增大了溶液黏度[34]。增稠剂的 颗粒效应和表面活性作用.可以显著地改善混凝土的
黏聚性和保水性[5],在大流动性混凝土中能避免粗 细骨料的分离,使各个组分均勻分布于混凝土中[6]。
1试验原材料和试验方法
1.1原材料
采用华新牌P. 〇 42.5水泥,标准砂。减水剂选 用聚羧酸减水剂HP400,由上海华登建材有限公司 生产。增稠剂为山东阳光化工有限公司生产的聚丙 烯酰胺(PAM),分子式为[CH2CH (CONH2) ] „。
1.2试验方法
标准稠度用水量及凝结时间按照GB/T 1346— 2001《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验 方法》测定。水泥胶砂强度按GB/T 17671—1999 《水泥胶砂强度检验方法》。
1.3试验设备
水泥净浆流变参数试验仪器是成都仪器厂生产 NXS-11A型旋转黏度计,该旋转黏度计共有5个测 量系统,本试验采用C系统,根据宾汉姆体模型,得 到对应的TD和7;值。
电阻率试验采用香港建维科技有限公司生产 ccR-n型无电极电阻率仪,试验方法和原理见文献 [7],电阻率数据记录频率为1次/min,本组试验测 试周期为1 440 min,在1 d后停止记录并校验数据。
砂装收缩试件用160 mm X 40 mm X 40 mm模具 制作,模具两端留有圆孔,可以放入铜制测头,试件 养护条件为温度(20 ±2) T ,相对湿度为65%。
扫描电子显微镜(SEM)试验采用JSM-5610LV 型电子扫描显微镜。
2试验结果与分析
2.1PAM对水泥净浆泌水率的影响
水泥净浆泌水率试验选择W/C为0. 3, HP400 掺量为0. 8%,试验结果见图1。
00.050.100.150.20
图1 PAM对水泥净浆泌水率的影响 Fig. 1 The effect of PAM on bleeding rate of cement paste
由图1知,水灰比为0. 3的水泥净浆中掺人 0. 8%减水剂,水泥浆泌水率达15. 36% ,将PAM掺 人到水泥净浆中,泌水率减少,并且随着PAM掺量 的增加而呈下降趋势,在PAM掺量达到0.2%时,不 再有泌水产生。因此,PAM能降低水泥浆的泌水 率,掺量宜为0.2%。
2.2PAM对水泥净浆流变性能的影响
水泥净浆流变性能试验分掺减水剂和不掺减 水剂两组,以研究PAM掺量对7■。和r?值的影响。 不掺减水剂水泥净浆W/C取0. 4 , PAM掺量范围 0.02%c~0.8%c,根据剪应力与剪切速率关系计 算流变参数?和r/,流变参数与PAM掺量的关 系见图2。
Fig. 2 The relationship between PAM quantity and rheological parameters without water reducing agent added
从图2(a)可知,屈服应力T。随着PAM掺量的 变化有一个极小值,当PAM掺量从0增加到0. 8%c, T〇先下降,后有一段接近水平,尔后再升高,其中, PAM掺量从0%到0. 1%C, T。下降,PAM掺量在 0.~ 0.,T。变化不大,当PAM掺量超过0.5%c 之后,T。随即增加。由图2(b)可知,黏度7?随PAM 掺量的增加而增大。
总之,屈服应力T。小,水泥浆体开始流动时的 阻力小,易流动,黏度7?大,水泥浆体不易泌水。TQ 在PAM掺量0.1%C ~0. 5%c之间为最小值,此区间黏 度7?维持较高值,PAM适宜掺量为0.1%〇~0.5%。
PAM掺人到水泥后,其酰胺基遇水后水解转 化为含有-C00H的共聚合物,然后水解PAM同 多种金属阳离子如Ca2+等相互作用,生成包含 -COO - Ca - 00C -和 HO - Ca - 00C -等离子 键的化合物,从而导致了 PAM分子间的交联[8], 这些高分子交联物无定型且具亲水性,因此可将 PAM对水泥浆体的作用归纳为2个方面,即表面 活性作用和网状胶联作用。表面活性作用和网 状胶联作用共同对TD和r?产生影响,表面活性作 用使其降低,胶联网状作用使其增高。PAM单 掺,当PAM掺量较低时,由于此时表面活性作用 对。的影响大于胶联作用,表现为T。下降,而浆 体黏度7?则由于胶联网状作用的存在而增大;随 着PAM掺量的增加,胶联网状作用起主导作用, T。降低到最低点后开始增加。当PAM与HP400 共掺时,由于HP400与PAM相互影响,它们共同 对水泥凝胶体的表面活化作用随PAM量的改变 不明显,故当在HP400保持不变时,当PAM的掺 量增加,对T。和q起主导作用的是胶联网状作 用,表现为T。和7?均随PAM掺量增加而增大。
2.3PAM对水泥标稠用水量及凝结时间的影响
水泥中单掺PAM和PAM与HP400 (掺量 0. 8% )复掺时标准稠度用水量和凝结时间试验结果 见图4。
-PAM单掺 • PAM与HP400共掺
0.20.40.60.81.0
卩八閱掺量/知
(a) PAM对标准稠度用水量的影响
图4水泥标准稠度用水置和凝结时间
Fig. 4 Water content of the Standard consistency and cement setting time
由图4(a)可见,单掺PAM,随PAM掺量的增 加,水泥浆的标准稠度用水量也增加,即要达到 相同工作条件,需要更多的水,但PAM掺量超过 0.5%,标稠用水量增加趋于平缓。PAM与HP- 400 复掺时 ,随 PAM 掺量的 增加, 水泥浆 的标准 稠度用水量也增大,但曲线表现的要平缓。PAM 与HP400复掺时的标准用水量要低于单掺PAM 时的,显然是由于聚羧酸盐类高效减水剂的表面 活性作用的缘故。
由图4(b)可知,单掺PAM,水泥浆的初、终 凝时间延长,PAM掺量为0.05%和0. 1%C,凝结 时间随掺量的增加而增大;掺量超过〇.2%c,初凝 时间随掺量的增大表现不明显,终凝时间随PAM 掺量的增大而略有上升。PAM与HP400复掺时 水泥浆的凝结时间也表现了相同的规律。这说 明PAM具有缓凝作用。实际应用中,PAM掺量 在0.2%C,PAM对水泥初凝时间延缓50 min,终 凝时间延缓35 min。
2.4 PAM对水泥收缩和强度的影响
水泥胶砂收缩试验配比为C:s:w为1:3: 0.5, PAM掺量分别为0. 1%C,0. 5%c,l%c,试验结果见图 5。水泥净浆强度试验选W/C为0. 4,PAM掺量 0.02%e~0. 8%。,测定3 d、7 d和28 d时其抗压强 度,试验结果见图6。
由图5可见,每组试件的收缩曲线形状基本相 同,表现为随着龄期增加,未掺PAM和掺PAM的水 泥胶砂收缩趋势是一致的,每组试件的收缩规律均 为先快后慢,先大后小,60 d后收缩增长趋于平缓。 PAM掺量为0. 1%。和0. 5%c的胶砂收缩低于掺量为 0%〇的对比组,掺量为1. 〇%C的收缩则高于对比组 的。
从图6可知,3d时,与PAM掺量为0对比组相 比,PAM掺量为0• 02%和p. 05%时,强度略有增加, 其它掺量时强度降低较多;7 d时,掺PAM的胶砂的 强度均高于对比组;28 d时,掺量0.'02%〇和0• 5%〇两 组的强度高于对比组,其它组则低于对比组。
电阻率法分析PAM对水泥对水化过程的影响
试验中取水灰比为0.5的水泥净浆,单掺PAM. 橡量0% ,0.05% ,0.1% ,电阻率曲线见图7。
3,0 r
图7电阻率随时间变化曲线可以分为3个阶 段,即初期的下降段,接着是一个水平段,第3个 阶段是上升段。与此相对应,魏小胜,等[9)根据 电阻率变化曲线的特征点,将水泥的水化过程分 为溶解期、诱导形成期和诱导期、凝结硬化期3 个阶段。在溶解期,水泥与水接触,K+,Na+、 S〇l、Ca2+、0H-及铝酸根离子溶解到溶液中,导 致水泥浆的电阻率下降;在诱导形成期和诱导 期,钙矾石和氢氧化钙的结晶与离子溶解过程趋 于动态平衡,结晶增加电阻率,溶解降低电阻率, 溶解结晶的相互平衡保持水泥浆电阻率趋于稳 定;在凝结硬化期,水泥表面的水化物包裹层因 渗透压作用破裂,离子溶解加速.大童产生水化 硅酸钙凝胶、氢氧化钙等,降低水泥石孔隙率致 使电阻率上升。掺PAM的电阻率曲线明显展现 了这3个阶段,与不掺PAM的曲线规律是一样 的,说明PAM对水泥水化过程没有明显影响。但 细观电阻率大小,发现还是有区别:在溶解期、诱 导形成期和诱导期,掺PAM水泥浆体电阻率要低 于不掺PAM的,PAM掺童越多,电阻率越小;在 凝结硬化期,掺PAM水泥浆体电阻率高于不掺 PAM的,PAM掺量越多,电阻率越大。电阻率的 这种差别,反映了 PAM的水解与交联的竞争作 用,酰胺基遇水水解增加水泥浆的导电性,PAM 分子间的交联降低水泥桨的导电性,前两个阶段 PAM水解过程占主导,致使掺PAM的水泥浆电 阻率下降,后1个阶段主要是PAM的交联作用, 增加了水泥石的电阻率。