纳米二氧化硅改性聚羧酸减水剂的制备与性能研究

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纳米材料和聚羧酸减水剂可分别优化水泥基材料力学性能和工作性能,而若能将两者结合,则有望优势互补。尽管如此,目前纳米颗粒和聚羧酸减水剂的结合主要以简单物理共混为主,两者协同增效效应发挥极为有限。本论文采用一步法合成了纳米二氧化硅改性聚羧酸高效减水剂(NS/PCE),并研究了NS/PCE组成、结构及性能。研究结果表明:NS可通过硅氧键接枝到PCE分子链上,且适量NS的掺入可促进异戊烯醇聚氧乙烯醚单体的转化,从而促进聚合反应的发生;随着NS用量的增多,NS/PCE中NS的接枝率先增大后保持平稳,在NS用量为20%时,NS接枝量达到饱和;静电斥力和空间位阻共同促进了NS粒子在NS/PCE溶液中的分散。NS/PCE可改善新拌水泥浆体的工作性能和吸附性能。NS/PCE的加入可改善水泥浆体的流变行为,表现为水泥浆体屈服应力减小;随着NS接枝量的增多,掺减水剂的水泥浆体流动性先增大再减小,并且在NS含量为10%处对NS/PCE对水泥颗粒的吸附量达到最大值。NS/PCE可减轻传统型聚羧酸减水剂对水泥早期水化反应的延缓作用,且使NS在水泥水化过程中逐渐释放并发挥其火山灰效应,从而改善水泥砂浆和混凝土的力学性能。NS/PCE的掺入使得硬化水泥基体结构更加致密,且能够降低水化产物氢氧化钙晶体含量和取向系数。
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