聚羧酸系減水劑對水泥水化產(chǎn)物的影響

陳懷成，錢春香，趙飛，等

目的：水化硅酸鈣（C-S-H）作為水泥基材料強度的重要來源，容易受到減水劑的影響。本文研究聚羧酸系減水劑對C-S-H的影響，揭示聚羧酸系減水劑與水泥水化產(chǎn)物間的作用機理。方法：（1）制備標準砂漿試件并養(yǎng)護 28 d，利用差示掃描量熱儀研究減水劑對漿體中水化產(chǎn)物組成的影響；（2）采用化學合成法制備C-S-H。將Na2SiO3·9H2O溶液加入Ca(NO3)2·4H2O溶液中，控制鈣硅摩爾比為 1.5，采用 NaOH溶液調(diào)整混合液pH值，保持大于13.0。在Na2SiO3·9H2O中分別摻入帶有不同基團的高效減水劑，采用同樣方法制得對比樣品。在60℃下將上述混合物養(yǎng)護7 d，過濾后取固體樣品烘干。對合成的C-S-H分別進行掃描電鏡分析、核磁共振測試和傅里葉紅外光譜分析。結(jié)果：（1）采用DSC/TG對漿體中水化產(chǎn)物的組成進行分析，結(jié)果表明：摻入聚羧酸系減水劑的水泥漿體在 145～420℃溫度區(qū)間的失重較摻入萘系減水劑的漿體大，在420～500℃溫度區(qū)間的失重較萘系減水劑小，但二者在145～500℃溫度區(qū)間的失重都比空白組大。原因是聚羧酸系減水劑促進了水化進程，使?jié){體中C-S-H及Ca（OH）2的總量增大。（2）4種 C-S-H凝膠的微觀形貌分析表明，摻加去離子水的 C-S-H呈大片塊狀，單個塊狀物直徑大于1 μm；摻入萘系減水劑的C-S-H呈棒狀，顆粒度變小，呈無定形狀態(tài)；摻 J1或 J2聚羧酸系減水劑的 C-S-H出現(xiàn)結(jié)晶較好的蘑菇狀堆積，顆粒尺寸遠小于摻N系減水劑和摻去離子水的 C-S-H。這表明減水劑的摻入能夠減小C-S-H的顆粒度，與萘系減水劑相比，聚羧酸類減水劑可大幅降低 C-S-H的顆粒度，其聚集程度也更高。（3）3種合成的C-S-H的核磁共振29Si分析表明，29Si的共振信號主要出現(xiàn)在 7.2×10－5，7.5×10－6，7.9×10－5，8.2×10－5，8.5×10－5處。其中 8.5×10－5處的信號為 Q2（C-S-H直鏈中間的硅氧四面體）。所有的C-S-H的29Si NMR曲線基本相同，均出現(xiàn)共振信號Q2，3種C-S-H凝膠結(jié)構(gòu)為直鏈狀。Q2強度由大到小依次為J1，N，空白組。這說明減水劑增大了 C-S-H的聚合度。（4）3種水泥漿體的FT-IR結(jié)果表明，硅氧四面體中 Si-O鍵的彎曲振動（包括面內(nèi)彎曲振動和面外彎曲振動）和伸縮振動吸收峰分別位于 400～600 cm－1和900～1000 cm－1處，水分子的O—H伸縮振動吸收峰位于3425 cm－1處，Ca(OH)2的O—H伸縮振動吸收峰位于3420 cm－1處。隨著水化進行，水化產(chǎn)物（硅酸三鈣和硅酸二鈣）在920 cm－1處的Si—O伸縮振動向更高波數(shù)遷移，摻入減水劑的水化產(chǎn)物遷移波數(shù)大于未摻減水劑的水化產(chǎn)物，且摻入聚羧酸系減水劑的水化產(chǎn)物遷移波數(shù)大于摻入萘系減水劑的水化產(chǎn)物。向高波數(shù)遷移說明Si—O鍵聚合為 Si—O—Si鍵，C-S-H中硅氧四面體聚合度增加。結(jié)論：（1）利用 DSC/TG研究了減水劑對水泥漿體中水化產(chǎn)物化學組成的影響。與萘系減水劑相比，聚羧酸系減水劑更能促進水化進程，使?jié){體中C-S-H和Ca(OH)2的生成量增加。（2）采用化學法合成了C-S-H。減水劑的加入可以促使C-S-H的聚合度增加，其中聚羧酸系減水劑更能大幅減小C-S-H的顆粒度，提高其聚合度。（3）聚羧酸系減水劑和萘系減水劑均能促使 C-S-H中的硅氧四面體聚合度增大，但聚羧酸系減水劑比萘系減水劑的效果更明顯。

來源出版物：東南大學學報（自然科學版）, 2015, 45(4):745-749

入選年份：2015