混凝土高效减水剂

第1章概论1

1 1国内外研究现状2

1 1 1高效减水剂的发展与应用现状2

1 1 2高效减水剂的作用机理研究现状7

1 1 3高效减水剂对水泥水化速率的影响12

1 1 4高效减水剂对水化产物形貌的影响13

1 2存在的问题与发展趋势13

参考文献15

第2章高效减水剂的结构特征及表征方法192 1化学组成19

2 2化学官能团和分子结构的确定20

2 2 1红外光谱方法20

2 2 2紫外吸收光谱法21

2 2 3核磁共振波谱方法24

2 3分子量与分子量分布测定25

2 3 1GPC测定聚合物的分子量25

2 3 2凝胶色谱与小角激光散射联用27

2 4聚合物离子价的估计28

2 5聚合物结构与形状的特征29

2 5 1静态柔顺性和动态柔顺性29

2 5 2分子结构对链柔顺性的影响30

2 6表面张力的测定31

2 6 1毛细管上升法31

2 6 2威廉米吊片法31

2 7分散效率的评估31

2 7 1吸附量测定31

2 7 2Zeta电位测定33

2 8高效减水剂对水泥水化的影响34

2 8 1高效减水剂对水泥水化热的影响34

2 8 2阻抗谱34

2 8 3光学显微镜35

2 8 4环境扫描电镜36

参考文献37

第3章萘系高效减水剂的制备38

3 1萘系减水剂制备用原材料38

3 1 1工业萘39

3 1 2工业浓硫酸39

3 1 3工业甲醛40

3 1 4工业用氢氧化钠42

3 2萘系减水剂合成工艺及原理43

3 2 1磺化反应43

3 2 2水解反应45

3 2 3缩合反应45

3 2 4中和反应46

3 3合成工艺及其参数控制47

3 3 1工艺流程47

3 3 2磺化反应参数控制47

3 3 3水解反应参数控制49

3 3 4缩合反应参数控制50

3 4中和及硫酸钠的清除54

3 5甲基萘减水剂的制备方法55

3 5 1磺化反应56

3 5 2缩合反应57

3 6建 1减水剂的制备58

3 7蒽系及古马隆系61

3 8萘系减水剂的生产工艺流程图62

3 9萘系减水剂合成过程各阶段的物料平衡62

3 9 1磺化阶段的物料平衡62

3 9 2水解反应阶段的物料平衡63

3 9 3缩合反应阶段的物料平衡63

3 10萘系减水剂生产过程中存在的问题64

3 10 1原材料质量波动大64

3 10 2缺乏对生产过程中一些重要参数的控制及检测64

3 10 3原材料的挥发导致产品性能下降65

3 11萘系减水剂的改性研究进展66

3 11 1坍落度保持性能的改进66

3 11 2高聚合度的萘磺酸盐甲醛缩合物的合成68

3 11 3减少甲醛含量和硫酸钠含量的改进69

3 11 4磺化剂的改进70

3 12萘系减水剂的生产环保与安全70

参考文献71

第4章三聚氰胺系高效减水剂的合成72

4 1原材料及其要求73

4 1 1三聚氰胺73

4 1 2磺化剂75

4 1 3甲醛76

4 2合成工艺与原理76

4 2 1合成反应原理76

4 2 2合成工艺及其参数控制79

4 3三聚氰胺系高效减水剂的改性90

4 3 1低成本三聚氰胺系高效减水剂90

4 3 2三聚氰胺系高效减水剂改性研究进展92

4 3 3合成工艺的改进96

4 4合成过程检测控制方法96

4 4 1残余甲醛含量的测定方法96

4 4 2磺化率的测定方法96

参考文献98

第5章氨基磺酸系高效减水剂99

5 1原材料及其要求99

5 1 1对氨基苯磺酸钠100

5 1 2苯酚100

5 1 3改性单体101

5 2合成原理与工艺102

5 2 1苯酚与甲醛的加成反应（苯酚羟甲基化反应）102

5 2 2对氨基苯磺酸钠与甲醛的加成反应102

5 2 3缩聚反应103

5 2 4碱性重排反应103

5 3合成工艺及其参数控制103

5 3 1酸性合成路线104

5 3 2碱性合成路线104

5 3 3合成工艺参数的控制106

5 4氨基磺酸盐高效减水剂的改性研究110

5 4 1降低成本的改进110

5 4 2泌水改性112

5 4 3与黏度调节剂复合113

5 4 4水杨酸代替苯酚改性113

5 4 5复合改性115

5 5环保与安全116

5 6氨基磺酸盐高效减水剂的性能116

5 6 1表面张力与起泡性116

5 6 2在水泥颗粒上的吸附量117

5 6 3增强效果119

5 6 4混凝土体积稳定性119

参考文献120

第6章脂肪族磺酸盐高效减水剂1226 1脂肪族磺酸盐高效减水剂的发展历程122

6 2原材料及其要求123

6 3反应原理与工艺124

6 3 1脂肪族高效减水剂的合成机理124

6 3 2脂肪族高效减水剂合成工艺及参数控制127

6 4脂肪族磺酸盐高效减水剂的性能138

6 4 1水泥净浆流动度138

6 4 2水泥净浆的屈服值(τo)与塑性黏度(ηpl)138

6 4 3脂肪族磺酸盐高效减水剂对凝结时间的影响140

6 4 4脂肪族磺酸盐高效减水剂的减水率与增强效果140

6 4 5用脂肪族磺酸盐高效减水剂配制流态高强混凝土141

6 4 6配制自密实免振混凝土141

6 4 7脂肪族磺酸盐高效减水剂与水泥品种的适应性143

6 4 8掺脂肪族磺酸盐高效减水剂混凝土的耐久性143

6 5脂肪族磺酸盐高效减水剂与其他化学外加剂复合145

6 6脂肪族磺酸盐高效减水剂的结构与减水机理145

6 6 1红外光谱分析145

6 6 2差热扫描量热分析146

6 6 3数均分子量的测定146

6 6 4在水泥颗粒上的吸附与ξ 电位146

6 6 5掺脂肪族磺酸盐高效减水剂的水泥净浆的微观结构147

6 7脂肪族高效减水剂的应用问题150

参考文献151

第7章聚羧酸系高性能减水剂的制备152

7 1概述152

7 2聚羧酸系减水剂常用的原材料155

7 3聚羧酸系高性能减水剂的生产工艺与原理155

7 4聚酯类减水剂的制备157

7 4 1直接酯化法制备大单体157

7 4 2酯交换方法制备大单体176

7 5聚羧酸系减水剂的聚合反应181

7 5 1自由基聚合单体的选取181

7 5 2自由基聚合反应机理181

7 5 3合成工艺过程183

7 5 4聚合反应的影响因素185

7 5 5聚合反应动力学193

7 6烯丙基聚乙二醇醚类聚羧酸系减水剂的制备195

7 6 1聚醚类减水剂的聚合工艺195

7 6 2分子结构与官能团设计196

7 6 3共聚单体体系的选择196

7 6 4中和试剂的选择198

7 6 5引发剂的选择198

7 6 6反应单体的配比和工艺参数优化199

7 6 7聚醚基超塑化剂的分子结构特性204

7 7聚羧酸系减水剂分子结构与性能设计207

7 7 1聚羧酸系减水剂侧链与性能关系208

7 7 2关于聚羧酸系减水剂中官能团种类与含量的影响208

7 7 3聚羧酸系减水剂分子量的影响210

7 7 4聚羧酸系减水剂的亲水 亲油平衡性210

参考文献212

第8章木质素磺酸盐减水剂214

8 1木质素磺酸盐减水剂215

8 2木质素磺酸盐减水剂的应用现状216

8 3木质素系减水剂作用机理216

8 4木质素磺酸盐减水剂的改性研究217

8 4 1复合改性方法217

8 4 2化学改性方法217

8 4 3物理改性方法218

8 5改性木质素磺酸盐的性能220

参考文献222

第9章高效减水剂在水泥颗粒上的吸附223

9 1高效减水剂在水泥单矿物上的吸附行为223

9 1 1高效减水剂的特征吸收峰和吸附标准曲线223

9 1 2水泥单矿物及其制备225

9 1 3高效减水剂在铝酸三钙上的吸附227

9 1 4铁铝酸四钙对高效减水剂的吸附230

9 1 5硅酸三钙对高效减水剂的吸附233

9 1 6β C2S对不同高效减水剂的吸附236

9 1 7高效减水剂在不同单矿物上的吸附量239

9 1 8石膏对高效减水剂的吸附241

9 2高效减水剂在水泥颗粒上的吸附现象242

9 2 1纯化学试剂烧制的硅酸盐水泥对高效减水剂的吸附242

9 2 2工业原料烧制硅酸盐水泥对高效减水剂的吸附244

9 3高效减水剂吸附量与水泥净浆流动度253

参考文献256

第10章掺加减水剂的水泥悬浮体系的动电性质257

10 1高效减水剂对水泥单矿物的ζ 电位的影响257

10 2单矿物的表面电位与吸附量的关系260

10 3高效减水剂对水泥颗粒表面电位的影响263

10 3 1高效减水剂对不同水泥的ζ 电位的影响263

10 3 2不同高效减水剂对水泥ζ 电位的影响264

10 3 3ζ 电位随时间的变化265

10 3 4温度和水灰比对水泥粒子表面电性的影响267

10 4固体表面带电的原因和Stern 双电层模型267

参考文献269

第11章高效减水剂对水泥水化和新拌浆体结构的影响270

11 1减水剂对水泥水化的影响270

11 2水泥水化过程的电阻率特性277

11 3减水剂对新拌水泥浆体的电阻率变化的影响278

11 4掺加减水剂水泥混凝土的凝结时间281

11 5高效减水剂对水化产物和新拌水泥浆体的早期结构的影响282

11 5 1新拌水泥浆体的光学显微镜观察282

11 5 2不含减水剂水泥浆体的环境扫描电镜观察283

11 5 3含高效减水剂水泥浆体的环境扫描电镜观察287

参考文献303

第12章高效减水剂与水泥的相互作用机理305

12 1溶液中离子强度对静电分散作用的影响305

12 2高效减水剂对水泥的分散作用机理307

12 3吸附量与吸附层厚度的关系310

12 4减水剂与水泥的相容性问题310

12 4 1水泥矿物成分对相容性的影响312

12 4 2外加剂方面的影响317

12 4 3温度的影响320

12 4 4矿物掺合料的影响320

参考文献321

第13章掺高效减水剂的新拌水泥混凝土性能322

13 1新拌水泥浆体的流变特征322

13 2新拌水泥浆体的触变性质324

13 3新拌水泥浆体流变参量的测定与计算326

13 4新拌水泥浆体的扭矩经时变化328

13 5新拌水泥浆体的粒径分布329

13 6水泥净浆流动度测定的流变学分析330

13 7掺加高效减水剂的新拌混凝土稳定性332

13 7 1新拌混凝土的离析和泌水332

13 7 2新拌混凝土离析和泌水的评定方法333

13 7 3减水剂对混凝土离析和泌水的影响334

13 8高效减水剂与新拌混凝土的含气量334

13 8 1含气量对混凝土性能的影响334

13 8 2新拌混凝土含气量的测定方法335

13 8 3不同减水剂的引气性能336

13 8 4其他因素对新拌混凝土含气量的影响336

13 8 5新拌混凝土坍落度及其经时变化337

参考文献337

第14章掺加高效减水剂的硬化混凝土性能339

14 1高效减水剂的早强与增强作用339

14 2高效减水剂对混凝土收缩与开裂的影响344

14 2 1水泥石中的孔和水对混凝土收缩的影响344

14 2 2干燥收缩机理和塑性收缩机理345

14 2 3减水剂对混凝土收缩开裂性能的影响349

14 3掺高效减水剂混凝土的弹性模量和徐变357

14 4掺高效减水剂混凝土耐久性359

14 4 1对抗冻性的影响359

14 4 2对抗渗性的影响361

14 4 3对碳化及钢筋锈蚀的影响362

14 5矿物混合材与高效减水剂的双掺作用363

14 5 1“双掺”法对混凝土工作性能的改善364

14 5 2“双掺”对混凝土强度的影响365

14 5 3“双掺”技术对混凝土耐久性的影响366

14 6高效减水剂对硬化混凝土的过渡层结构的影响366

参考文献367

第15章高效减水剂与其他外加剂的复配370

15 1高效减水剂与缓凝剂的复配370

15 1 1缓凝剂的分类370

15 1 2缓凝剂的作用机理371

15 1 3混凝土缓凝剂的辅助塑化效应372

15 1 4萘系高效减水剂 缓凝剂复合373

15 1 5氨基磺酸盐高效减水剂 缓凝剂复合373

15 2高效减水剂与木质素磺酸盐的复配373

15 3不同超塑化剂之间的复配374

15 3 1氨基磺酸盐减水剂与其他高效减水剂复配375

15 3 2脂肪族磺酸盐与其他高效减水剂的复配379

15 3 3三聚氰胺减水剂与其他减水剂的复配380

15 3 4聚羧酸系减水剂与其他减水剂的复配382

15 4高效减水剂与引气剂和消泡剂的复配388

15 4 1引气剂388

15 4 2引气机理388

15 4 3混凝土中含气量的影响因素389

15 4 4引气剂对新拌混凝土性能的影响389

15 4 5引气剂对硬化混凝土性能的影响390

15 4 6引气剂与减水剂的复配391

15 4 7引气剂的应用问题391

15 4 8消泡剂391

15 5高效减水剂与防冻组分的复配392

15 5 1防冻剂种类392

15 5 2防冻机理393

15 5 3复合防冻剂的组成及其作用394

15 6高效减水剂与早强剂的复配395

15 6 1早强剂的分类395

15 6 2各种早强剂的作用机理395

15 6 3早强剂与减水剂复合396

15 7复合超塑化剂配方设计397

参考文献399

第16章高效减水剂的作用评价与选择401

16 1减水剂对水泥颗粒的分散效率401

16 2减水剂的分散效能402

16 3吸附场的概念403

16 4有效减水率概念404

16 5吸附分散减水作用与辅助减水作用405

16 6减水剂的技术经济性评价407

参考文献411

第17章高效减水剂在水泥基材料中的创新应用41217 1活性粉末混凝土412

17 1 1RPC的基本配制原理412

17 1 2RPC的性能及其影响因素413

17 1 3减水剂对RPC性能的影响415

17 1 4RPC的应用前景417

17 2纤维渗浆混凝土418

17 3智能动力混凝土418

17 4低流动性混凝土的坍落度损失控制419

17 5预填骨料升浆混凝土421

17 6低胶材环保混凝土421

17 7混凝土生产的零能耗系统422

参考文献426

第18章高效减水剂的经济性和可持续发展428

18 1优化混凝土配合比的经济性428

18 2改善混凝土耐久性的经济效益429

18 3由于改进混凝土浇筑性能和施工方面带来的经济效益430

18 4预制混凝土430

18 5寒冷季节适用外加剂的经济性433

18 6在回收废弃塑性混凝土和冲洗水方法的效益433

参考文献434