淀粉基聚糖的结构调控及对水泥水化的影响机制

Sugars and their derivatives have been widely used in concrete field; they can be used to control the hydration of cement. Currently, the most used materials for cement hydration control are monosaccharides or disaccharides and their derivatives, and the investigation on the effect of polysaccharides on cement hydration is still lacking, and has not yet formed the theoretical results. In this project, based on preliminary studies, the effect of polysaccharides on cement hydration will be studied through the regulation of the structural parameters of starch-based polysaccharides (such as polymerization degree, functional groups), revealing the structure-activity relationship between them; the mechanism of polysaccharides with different structure influencing cement hydration will be investigated using a variety of analysis means. The successful implementation of this project will provide a theoretical basis for the starch-based polysaccharides controlling cement hydration behavior, and also open a new way for the development of new cement hydration control materials.

糖类及其衍生物已广泛应用于混凝土中，可用于调控水泥水化的进行。目前用来调控水泥水化最多的是单糖或二糖及其衍生物，多聚糖对水泥水化影响的研究还很欠缺，还未形成较完善的理论成果。本课题拟在前期研究的基础上，通过对淀粉基聚糖聚合度和官能团等结构参数的调控，研究其对水泥水化行为的影响，揭示它们之间的构效关系；并利用各种分析测试手段研究不同结构的聚糖分子对水泥水化的作用机理。本课题的顺利实施将为淀粉基聚糖调控水泥水化行为提供理论依据，也为新型水泥水化调控材料的开发开辟新的途径。

糖类及其衍生物已广泛应用于混凝土中，淀粉基聚糖对水泥水化作用的系统研究还很欠缺，只有对其充分研究才能发挥其在实际应用中最大的潜能。本研究围绕以下两个关键问题进行了深入研究：（1）淀粉基多糖结构的调控；（2）多糖分子结构调控对水泥水化行为的影响。本研究系统测试了各种小分子糖、原糊精、改性糊精、改性淀粉对水泥水化的影响，从中掌握了淀粉基聚糖分子结构的调控方法，并且筛选出对工程有潜在应用价值的两种淀粉基材料：（1）丁二酸酐酯化交联糊精，（2）热解加酶解淀粉。深入研究了它们影响水泥水化的作用机理，发现这两者具有相似的作用机理：固体粉末状的淀粉基水化热调控材料在碱性的水泥浆中能够逐渐溶解，连续缓慢释放出糖链并吸附在水泥颗粒和后期生成的水化产物之上，持续产生抑制水泥水化的效果，从而在总体上压低了水泥水化放热速率峰值。这些材料仅仅减缓了水泥的早期水化，未改变最终的水化产物组成，对水泥基制品的后期强度不会造成影响。本研究可为开发出实用的水泥水化热调控材料提供理论参考，可使水泥水化热逐渐释放，在同等散热条件下，将降低混凝土内部温度峰值，减少其开裂风险，提高耐久性。