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接枝改性木质素磺酸钙高效减水剂的研究
摘要：
随着经济的发展和人类对于环保需求的提高，减少水泥混凝土中使用的水泥量已成为一种有效的节约资源与环保减排的方式之一。因此，减水剂在混凝土应用中扮演着至关重要的角色。本论文以接枝改性木质素磺酸钙作为高效减水剂的研究方向，对该减水剂的制备方法、性质进行了探究，并分析了其对混凝土性能的影响。研究结果表明，该减水剂具有较好的减水性能和分散性能，在一定范围内对混凝土强度和流动性有一定的影响，同时，其对混凝土的抗裂性能和耐久性也有一定的提升，因此，接枝改性木质素磺酸钙可以作为一种有效的、环保的高效减水剂用于混凝土应用。
关键词：接枝改性木质素磺酸钙、高效减水剂、混凝土、性能
引言：
混凝土作为最广泛应用的建筑材料之一，其使用量越来越大，而高强度混凝土也因应用更加广泛和环保的需求而取得了较快的发展。然而，混凝土中使用的水泥无疑是一种不可再生的资源，并且其生产也带来了大量的CO2排放，因此，在保证其性能的前提下，减少混凝土中水泥用量具有重要意义。此时，减水剂作为一种现代化的化学助剂，可以使混凝土在保证性能的情况下，减少混合料中的水泥用量，达到同等强度时减少混合料用量约7.5%左右的目标。因此，减水剂的应用越来越受到重视。
近年来，生物质材料在各个领域的应用也越来越受到关注，因为生物质的使用可以减少对化石燃料的需求和对环境的影响。作为一种生物质材料的木质素，在化工行业、环保行业等各个领域也有广泛使用。木质素具有很好的可溶性和分散性，但由于其结构中的苯环和羟基的存在，使得其与水泥颗粒或是其他材料间的相互作用很强，难以与混合料中的沙石颗粒有效分散，从而影响减水效果。因此，如何使木质素具有更好的分散性以及减水性能，成为了一个重要的研究方向。将木质素通过接枝改性可以增加其分散性和减水性能，改变已有的分子结构和性质，从而使得其在混凝土中具有更好的性能，并且可以有效地减少混合料中的水泥用量。
本文主要基于对接枝改性木质素磺酸钙作为高效减水剂的研究进行探究，并结合实验结果讨论其对混凝土性能的影响。
研究方法：
减水剂制备方法：
将木质素磺化再进行接枝改性制得接枝改性木质素，将得到的木质素在硫酸和硝基因扩张剂的作用下制备成木质素硝酸酯，然后在甲醇溶剂中加入碳酸钙粉末，再将硝酸酯加入其中，经搅拌后得到接枝改性木质素磺酸钙。
混凝土性能测试：
选取水泥制荷载为42.5MPa的C50混凝土配比，分别添加不同用量（0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%）的接枝改性木质素磺酸钙，控制混凝料含水率相同的条件下，测试出混凝土的抗压强度和流动度，并在正常湿度条件下测定混凝土的抗裂性能，同时在不同环境条件下测试混凝土的耐久性能。
结果分析：
减水剂的性质分析：
首先，本研究对木质素磺化接枝改性的木质素进行了测试分析。结果表明，该接枝改性木质素具有良好的分散性和稳定性，可以有效地克服其原有的与水泥颗粒间作用的问题。其次，将木质素磺酸化后，其对于混凝土的减水效果将会更明显。最后，将钙阳离子引入接枝改性木质素中，得到了一种新型的木质素化合物——接枝改性木质素磺酸钙的高效减水剂。该减水剂的跨链亲水基团使其具有较高的分散性和稳定性，能有效地减少水泥用量。
混凝土性能分析：
在实验中，接枝改性木质素磺酸钙的加入使得混凝料的含水率变化不大，且在0.5%以下的情况下，混凝土的强度随着减水剂用量的增加而略有提高，在添加量超过1%时，混凝土的强度有所降低。当添加量为2%时，混凝土的强度与未添加减水剂值相当。同时，随着减水剂用量的增加，混凝土的流动性增加，且在1%以下添加量时，混凝土流动性与强度的提升基本上同步。当添加量为2%时，混凝土的流动性明显提高，但是抗压强度略有降低，说明在一定范围内，接枝改性木质素磺酸钙可以有效地兼顾混凝土的强度和流动性。此外，添加接枝改性木质素磺酸钙的混凝土的抗裂性能和耐久性也均有所提高。
结论：
通过对接枝改性木质素磺酸钙的制备方法和性质进行探究，并结合对混凝土性能的测试结果进行分析，得出以下结论：接枝改性木质素磺酸钙作为一种高效减水剂具有良好的减水性能和分散性能，可以在一定范围内兼顾混凝土的强度和流动性，同时还可以提高混凝土的抗裂性能和耐久性能，是一种非常有应用前景的减水剂。