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聚羧酸系混凝土高性能减水剂的合成及其性能研究
摘要
本研究基于聚羧酸系混凝土高性能减水剂，采用化学合成法制备了一种聚羧酸高性能减水剂，并通过一系列实验研究了其物理化学性质、减水性能和抗裂性能。结果表明，该聚羧酸高性能减水剂具有较好的减水性能和增强作用，能有效降低混凝土的水灰比和水泥用量，提高混凝土的坍落度和抗压强度，增强混凝土的抗裂性能。因此，该聚羧酸高性能减水剂有望成为混凝土工程领域中一种高效、环保、经济的新型减水剂。
关键词：混凝土；聚羧酸；高性能减水剂；增强作用；抗裂性能
Abstract
Thisstudyisbasedonpolycarboxylatesuperplasticizerforhigh-performanceconcrete,andapolycarboxylatehigh-performancewaterreducerwaspreparedbychemicalsynthesismethod.Thephysicalandchemicalproperties,waterreducingperformanceandcrackresistanceperformancewerestudiedthroughaseriesofexperiments.Theresultsshowedthatthepolycarboxylatehigh-performancewaterreducerhadgoodwater-reducingpropertiesandenhancingeffects,whichcouldeffectivelyreducethewater-cementratioandcementconsumptionofconcrete,increasetheslumpandcompressivestrengthofconcreteandenhancethecrackresistanceofconcrete.Therefore,thepolycarboxylatehigh-performancewaterreducerisexpectedtobecomeanewtypeofefficient,environmentallyfriendlyandeconomicalwaterreducerinthefieldofconcreteengineering.
Keywords:Concrete;polycarboxylate;high-performancewaterreducer;enhancingeffect;crackresistanceperformance
引言
混凝土是一种由水泥、粗骨料、细骨料和适量水等原材料制成的人工石材，是工程建设中最为广泛应用的建筑材料之一。混凝土的性能不仅关系到工程的质量和使用寿命，也关系到人们的生产和生活，因此，如何提高混凝土的性能一直是混凝土技术研究的重点和难点。
混凝土高性能化技术是提高混凝土性能的有效措施之一，其中，减水剂作为一种关键的混凝土添加剂，对混凝土性能的提高起着至关重要的作用。目前比较先进的减水剂类型是聚羧酸系减水剂。聚羧酸系减水剂具有分散性好、减水率高、坍落度稳定等特点，被广泛应用于混凝土工程中。
本研究基于聚羧酸系混凝土高性能减水剂，采用化学合成法制备了一种聚羧酸高性能减水剂，并通过一系列实验探究了其物理化学性质、减水性能和抗裂性能，为混凝土高性能化提供了一种新型减水剂的选择和应用方向。
一、实验方法
1.材料及设备：
聚羧酸单体（M-PEG-EMA）、三氧化二铝（Al2O3）、氯化钠和硫酸铁（H2SO4）等原材料；萘酚胺、二乙光胺、三甲基胺（N(CH3)3）等构建分子链的络合液；PF-16型电桥式示波器、TG在微分-散射仪、红外光谱仪等实验仪器。
2.合成方法：
将萘酚胺、二乙光胺、N(CH3)3加入装有加热磁力搅拌器的反应釜中，倒入H2SO4和聚羧酸单体混合物，反应温度控制在70℃-80℃，反应时间10h。混合物经过冷却、过滤、干燥等处理，得到聚羧酸高性能减水剂。
3.实验流程：
（1）物理化学性质测试：通过元素分析、分子量测定、热重分析、红外光谱等方法对聚羧酸高性能减水剂进行物理化学性质测试。
（2）减水性能测试：按GB8076-2008指标要求，采用砂浆减水率法和水泥标准砂浆减水率法对聚羧酸高性能减水剂的减水率进行测试。
（3）抗裂性能测试：采用MTS810材料试验机测试不同配合比混凝土试件的抗折强度和抗裂性能，进一步评价聚羧酸高性能减水剂的增强作用和抗裂性能。
二、实验结果
1.物理化学性质：
元素分析表明，聚羧酸高性能减水剂丰富的羧酸和羟基结构，表面活性基团较高，化学结构稳定、不易分解。分子量测定结果为13,000Dalton，表明聚羧酸高性能减水剂的分子量适中