新型磷酸基混凝土超塑化剂的分子构筑及硫酸盐适应性研究

The compatibility of concrete with superplasticizers has been becoming an intensive research topic. The sulfate content is one of the most important factors on the evaluation indicators of compatibility of cement with the superplasticizers. This program is mainly focused on the design and synthesis of concrete superplasticizers based on poly(phosphate)s polymers. The impact of molecular structure of poly(phosphate)s polymers on adsorption, rheology, hydration process of cement at early stages in a high dosage of sulfate concentration would be systematically studied. This research work could provide a new strategy to obtain a more compatible concrete superplasticizer.

混凝土超塑化剂与混凝土的相容性问题已经成为工程和研究关注的焦点，尤其是胶凝材料中的硫酸盐含量和种类是影响超塑化剂与水泥相容性的重要因素。本项目通过引入磷酸基团的方式合成了一系列具有支化结构的磷酸基聚合物。并系统的研究在硫酸盐存在条件下磷酸基聚合物的结构特征对吸附、分散、流变行为以及水泥早期水化历程的影响。这项研究工作为解决工程应用中减水剂在混凝土中的适应性难题提供理论基础和解决方案。

随着我国基础设施建设的大力发展，目前在建的高速公路、铁路、大型桥梁、隧道、大型水利水电工程、高层建筑、地下工程的数量均居世界首位。这些重大工程的发展无一不与混凝土材料息息相关，并对混凝土的强度和耐久性等性能提出了更高的要求。而在混凝土掺加高性能聚合物分散剂是降低水泥用量、提高工业废渣利用率、实现混凝土高耐久性和性能提升最有效、最经济、最简便的技术途径。其中，聚羧酸减水剂作为当代高性能减水剂产品，具有高减水、低掺量、绿色环保等优点，是配制高强及超高性能混凝土的首选产品。但在实际应用中，聚羧酸减水剂也存在与水泥的适应性差、混凝土坍落度损失过快等问题，影响施工及混凝土性能。因此，研究开发出具有新型结构及特色性能的减水剂就显得更加迫在眉睫，这将会增强减水剂市场竞争力，扩大其应用范围，对整个减水剂行业的发展有着重要的意义。.近年来，研究人员从减水剂分子构筑的层面上，引入具有高吸附性的磷酸基团，一方面能够提高减水剂本身在水泥浆体系中对钙离子的容忍度，另一方面磷酸基本身较羧基有更强的电荷吸引力。这类磷酸减水剂在减水、保坍、缓凝、抗硫酸盐、抗粘土性能等方面表现出显著的优势。.本文合成了一系列新的磷酸基改性聚合物，并通过NMR、GPC、SEC、FT-IR等技术手段明确其结构特点。同时，我们考察了不同主链结构对净浆流动度和保坍性能的影响，并对相应聚合物的吸附行为和水化时间进行了测定，对可能的机理进行了探讨和分析，结果发现具有较长聚醚主链和较少磷酸基团的减水剂表现出良好的初始减水性能，而具有较短聚醚主链和较多磷酸基团的的减水剂则表现出良好的保坍和延迟水泥水化的性能。这些研究为新型高性能减水剂的开发提供一定的指导和借鉴。