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聚羧酸系高性能减水剂具有减水率高,生产及使用过程绿色环保等优点,因而在混凝土工程中应用广泛。早强型聚羧酸系减水剂能够改善混凝土工作性能,明显提高混凝土早期强度,有效加快工程进度,提高生产效率,节约能耗,其开发和利用对我国经济与社会的发展有着重要的现实意义。然而我国目前真正从聚合物分子结构设计上实现早强性的聚羧酸系减水剂的制备研究还处于探索阶段,成熟产品很少,且大多早强效果不理想,而传统的早强型复合减水剂又大多采用将萘系减水剂与早强剂进行复配,不环保、掺量大,还增大了钢筋锈蚀的可能性,降低了混凝土结构的耐久性。本论文从分子结构设计的角度出发,制备具有早强性能的聚羧酸系减水剂,并进一步对减水剂与早强剂的复配进行研究,制备出一种早强型聚羧酸系复合减水剂,主要研究内容和结果包括以下几个方面:(1)以异戊烯醇聚氧乙烯醚(TPEG)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯磺酸钠(SMAS)单体为原料,通过自由基共聚反应制备聚羧酸系减水剂,根据减水剂性能测试结果,确定较适宜制备工艺条件为:大单体TPEG分子量采用3800为宜,n(SMAS+AA)与n(TPEG)及n(AA)与n(SMAS)的摩尔比分别为10.0和8.0,APS用量为1.5%,反应时间为3 h。根据较适宜制备工艺条件制得的PS-C1型聚羧酸系减水剂与市售普通型聚羧酸系减水剂的性能相近。红外光谱分析表明,PS-C1型减水剂分子结构中具有羟基、羧基、醚键、磺酸基等特征官能团,共聚效果良好。(2)运用正交试验法,研究PS-C1型减水剂与具有早强功能的小分子的共聚,制备早强型聚羧酸系减水剂,根据减水剂性能测试结果,确定较适宜配方为:n(SMAS+AA)与n(TPEG)及n(AA)与n(SMAS)的摩尔比分别为8.0和10.0,改性丙烯酸酯类化合物(MAE)和丙烯酰胺(AM)的用量分别为2.0%和1.0%。相比市售减水剂,根据较适宜配方制得的BS-C3早强型聚羧酸系减水剂具有更高的减水率,更好的分散性且混凝土的早期强度明显提高。红外光谱分析表明,BS-C3早强型减水剂分子结构中引入了预期设计的官能团,共聚效果良好,符合预先设计的共聚物分子结构。(3)采用三乙醇胺、硝酸钙、硫酸钠有机、无机早强剂与自制BS-C3早强型聚羧酸系减水剂复配,通过正交试验制备出早强型聚羧酸系复合减水剂。根据减水剂性能测试结果,确定较好的复配组合为:三乙醇胺、硝酸钙和硫酸钠的用量分别为0.02%、0.04%和0.02%。根据较适宜配方制得的早强型聚羧酸系复合减水剂与BS-C3早强型、市售HSD4早强型、QL-P3普通型减水剂相比,3天早期强度分别提高了11.03、13.77和26.90个百分点;与BS-C3早强型减水剂相比,净浆流动度基本上保持不变,与市售HSD4早强型、QL-P3普通型减水剂相比,净浆流动度分别提高了17.65和10.00个百分点。该减水剂减水率高,分散性能优异,且能明显提高混凝土的早期强度。