降粘性聚羧酸减水剂的设计合成及在低水胶比水泥-硅灰体系中的作用

白静静¹，王敏¹，史才军¹，沙胜男¹，向顺成²，周贝贝¹，马一菡¹

1. 湖南大学土木工程学院绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室2. 长沙理工大学交通运输工程学院

摘 要：现有聚羧酸减水剂不能满足低水胶比、硅灰掺量高的胶凝材料体系的流动性及粘度调节需求。本研究采用分子设计的方法,以过硫酸铵（APS）为引发剂,丙烯酸（AA）、马来酸酐（MAH）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）、乙烯基三乙氧基硅烷（VTEO）、烯丙醇聚氧乙烯醚（APEG）为单体,通过自由基共聚合成了分子量小、主链含硅羟基、羧基密度高的降粘性聚羧酸减水剂（S-PCEs）。通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）、凝胶渗透色谱（GPC）对S-PCEs的结构进行了表征,比较了其与市售聚羧酸基减水剂（C-PCEs）的表面张力、Zeta电位、吸附行为等理化性质差异及对低水胶比水泥-硅灰浆体流动性、流变及触变性能的影响差异。最后,探究了S-PCEs的作用机理。研究结果表明:S-PCEs在低水胶比水泥-硅灰体系中具有良好的分散性,当其折固掺量为2%时,低水胶比（w/b=0. 18）水泥-硅灰浆体的初始流动度及60 min时的流动度较掺C-PCEs的浆体分别提高了22. 37%和20. 83%,且随着水胶比的降低或硅灰掺量的提高,S-PCEs对胶凝材料的分散优势更加明显。相比于C-PCEs,S-PCEs的掺入使低水胶比水泥-硅灰体系的屈服应力下降7. 95%,等效塑性粘度降低61. 31%,触变环的面积减少52. 98%。一方面,S-PCEs在低水胶比水泥-硅灰体系中有更大的吸附量,单位面积的胶凝材料组分表面吸附的分子个数更多,因此对絮凝结构的分散效果更好;另一方面,加入S-PCEs后液相表面张力显著降低,胶凝材料颗粒表面的结合水含量减少。因此,掺S-PCEs的体系中存在更多的自由水,S-PCEs使低水胶比水泥-硅灰浆体的流动性提高,粘度降低。

关键词：降粘性聚羧酸减水剂（S-PCEs）;低水胶比;硅灰;分散;