基于两性离子聚合技术的混凝土流变调控及作用机理

The rheology property of concrete is one of the most important factors which influence the workability of high-performance concrete. The chemical rheology modified agent is the core material to adjust the rheology property of concrete, and also is the most effective and simple method to solve the contradiction between high fluidity and segregation resistance of fresh concrete. The traditional natural and half synthetic rheology modified agents are difficult to satisfy the fast development of concrete. Afterwards, the synthetic polymers are developed as a new and important direction to improve the workability, mechanical property and durability of high-performance concrete because of their diverse synthetic methods and controllable molecular structure. Draw lessons from oilfield chemistry, a series of amphoteric ion polymers with different chemical structures are synthesized to probe their interaction with concrete. Architecture parameters such as anionic/cationic groups, side chain and molecular weight are regulated to control the molecular structure of amphoteric ion polymer. In view pf the high salt and high alkali environment of concrete, the internal rule and structure-activity relationship of molecular structure, solution property, rheology property and concrete performance are investigated to probe the rheology control mechanism of amphoteric ion polymers. This project might provide a new way for the research and development of rheology modified agent and a new technical method for the fast development of high-performance concrete.

混凝土流变特性的改善是提升高性能混凝土工作性的关键所在，而化学流变改性外加剂是调控混凝土流变特性的核心材料，是解决新拌混凝土大流动性和抗离析性之间矛盾最有效、安全和简便的方法。传统流变调控外加剂难以满足混凝土高性能化的发展需求，而新型聚合物类由于具有分子结构可控性强等诸多优点，成为提升高性能混凝土工作性、力学性及耐久性的新的研究方向。借鉴油田化学领域两性离子聚合物的研究成果，本项目设计合成了系列不同结构的两性离子聚合物，通过阴/阳离子基团种类及比例、功能性侧链及分子量大小等来调控分子结构。针对混凝土内部高盐、高碱的复杂环境，系统研究两性离子聚合物“分子结构—溶液性能—流变特性—混凝土性能”间的关联性规律，建立分子构效关系，并在此基础上探明其流变调控作用机制，进一步发展和完善现有流变调控外加剂的理论基础，为开发高性能流变调控外加剂提供了新途径，也为现代混凝土的高性能化提供了新的技术手段。

混凝土流变特性的改善是提升高性能混凝土工作性的关键所在，而化学流变改性外加剂是调控混凝土流变特性的核心材料，是解决新拌混凝土大流动性和抗离析性之间矛盾最有效、安全和简便的方法。传统流变调控外加剂难以满足混凝土高性能化的发展需求，而新型聚合物类由于具有分子结构可控性强等诸多优点，成为提升高性能混凝土工作性、力学性及耐久性的新的研究方向。本项目从分子设计着手，设计了具有阴离子单元和微疏水单元的共聚物作为吸附型流变改性剂，通过对聚合物分子结构的调控与优化，探索了“分子结构—溶液性能—流变特性—混凝土性能”之间的关联性规律及构效关系。基于构效关系研究，进一步发展和完善现有流变改性剂的理论基础，阐明了其流变调控作用机制，自主开发了VM系列的高性能流变改性剂，实现了3小时内流变改性作用的任意调控，有效解决高性能混凝土高流动性与抗离析性间的矛盾，达到提升高性能混凝土工作性、力学性的目的，并建成了年产能6000吨的流变改性剂产品生产线。同时，VM系列流变改性剂在CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土结构和自密实无收缩钢管混凝土等典型结构中，实现了工程应用，有效避免了浆骨分离、泌水、泡沫性浮浆等不利情况，提高了所制备混凝土的稳健性。