聚羧酸鹽減水劑作用機理
聚羧酸鹽高性能減水劑是一種新型減水劑,具有許多突出的優(yōu)點,但其作用機理目前尚未完全清楚,以下是其中的一些觀點:
(1)聚羧酸類聚合物對水泥有較為顯著的緩凝作用,主要由于羧基充當了緩凝成分,R-COO~與Ca2+離子作用形成絡合物,降低溶液中的Ca2+離子濃度,延緩Ca(OH)2形成結(jié)晶,減少C-H-S凝膠的形成,延緩了水泥水化。
(2)羧基(-COOH),羥基(-OH),胺基(-NH2),聚氧烷基(-O-R)n等與水親和力強的極性集團主要通過吸附、分散、濕潤、潤滑等表面活性作用,對水泥顆粒提供分散和流動性能,并通過減少水泥顆粒間摩擦阻力,降低水泥顆粒與水界面的自由能來增加新拌混凝土的和易性。同時聚羧酸類物質(zhì)吸附在水泥顆粒表面,羧酸根離子使水泥顆粒帶上負電荷,從而使水泥顆粒之間產(chǎn)生靜電排斥作用并使水泥顆粒分散,導致抑制水泥漿體的凝聚傾向(DLVO理論),增大水泥顆粒與水的接觸面積,使水泥充分水化。在擴散水泥顆粒的過程中,放出凝聚體鎖包圍的游離水,改善了和易性,減少了拌水量。
(3)聚羧酸分子鏈的空間阻礙作用(即立體排斥)。聚羧酸類物質(zhì)份子吸附在水泥顆粒表面呈“梳型”,在凝膠材料的表面形成吸附層,聚合物分子吸附層相互接近交叉時,聚合物分子鏈之間產(chǎn)生物理的空間阻礙作用,防止水泥顆粒的凝聚,這是羧酸類減水劑具有比其他體系更強的分散能力的一個重要原因。
(4)聚羧酸類高效減水劑的保持分散機理可以從水泥漿拌和后的經(jīng)過時間和Zeta電位的關(guān)系來了解。一般來說,使用萘系及三聚氰胺系高效減水劑的混凝土經(jīng)60min后坍落度損失明顯高于含聚羧酸系高性能減水劑的混凝土。這主要是后者與水泥粒子的吸附模型不同,水泥粒子間高分子吸附層的作用力是立體靜電斥力,Zeta電位變化小。
在研究其對水泥分散作用機理時發(fā)現(xiàn),僅用DLVO理論解釋為離子間斥力常與實驗結(jié)果有很大出入。Uchikawa和Tanaka等人的實驗結(jié)果說明,空間位阻效應可成功地解釋聚羧酸型減水劑對水泥的分散作用機理,即高分子吸附于水泥顆粒表面,其伸展進人溶液的支鏈產(chǎn)生了空間位阻使粒子不能彼此靠近,從而使水泥顆粒分散并穩(wěn)定。目前該機理得到普遍接受。Kihoshita等人在研究了分子質(zhì)量相近、支鏈長度不同的聚合物對水泥等溫吸附后指出,具有長支鏈的聚合物有低的電位和高的空間斥力,因而吸附后對水泥分散性能很好,但對粒子分散穩(wěn)定性卻不佳。筆者認為,支鏈過長可能導致已分散粒子間表面支鏈的相互纏繞,反而造成粒子的凝聚。
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