PCEs的吸附-分散性及对水泥水化性能的影响开题报告

背景：聚羧酸减水剂作为化学外加剂，作为水泥混凝土中的一种重要组分，将其少量加入到水泥混凝土中即可显著提高水泥混凝土的强度、稳定性、耐久性等性能。目前，市场上有各种各样的化学外加剂，常见的主要是早强剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂、速凝剂、泵送剂和减水剂。减水剂能够成功的列入水泥混凝土中的必备组分之一，这是因为其在水泥混凝土外加剂中应用最广泛、使用量最大（约占外加剂总量的四分之三）

聚羧酸减水剂是一种由含有羧基的不饱和单体与含有其他官能团的不饱和单体共聚而成，可使混凝土在减水、保塌、环保等方面有优良性能的一种高分子聚合物。聚羧酸高性能减水剂的低掺量、高减水率、可控的分子结构、良好的分散性、绿色环保、适应性强等优点，受到广大学者和专家的重视和研究，广泛应用在各个领域工程建设中，从而成为混凝土外加剂今后的发展趋势，聚羧酸高性能减水剂的研究是混凝土领域的必然要求。聚羧酸减水剂分子中含有亲水基团（如羧基、磺酸基等阴离子基团）和憎水基团（如烷基），是一种阴离子型表面活性剂。当聚羧酸减水剂添加到水泥浆中，形成水泥、水、聚羧酸减水剂三者并存体系，使得水泥颗粒能够分散开来，宏观表现为水泥浆体具备一定的分散性能，目前，在水泥浆体中，聚羧酸减水剂的分散作用机理，普遍认为是空间位阻起主要作用，静电斥力为次要作用，此外，钙离子的络合作用和水化膜润滑作用也起到一定的重要作用。

目的：本研究通过调控PCEs接枝侧链长度以及接枝的侧链密度，合成出一系列不同分子结构的PCEs，并系统研究不同分子结构PCEs在水泥体系的吸附-分散性能，及其对水泥水化性能的影响。

意义：揭示PCEs结构与性能的关联性，以及为PCEs的构效优化及技术改进提供科学基础和理论依据。

聚羧酸减水剂（PCEs）作为最新一代高性能减水剂，以其优异的分散-减水性能和结构可设计性，在混凝土工程中得到越来越广泛的关注和应用。本研究通过调控PCEs接枝侧链长度以及接枝的侧链密度，合成出一系列不同分子结构的PCEs，并系统研究不同分子结构PCEs在水泥体系的吸附-分散性能，及其对水泥水化性能的影响，揭示PCEs结构与性能的关联性，以期为PCEs的构效优化及技术改进提供科学基础和理论依据。

主要研究内容：

（1）合成不同侧链长度和不同侧链接枝密度的PCEs，并对其分子结构进行表征；

通过水热自由基合成法，聚合出不同侧链长度以及不同侧链接枝密度的聚羧酸减水剂，并对其分子结构进行分析和表征。

（2）研究不同结构PCEs在水泥颗粒表面的吸附量及其对水泥Zeta电位的影响；

研究不同结构的聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量以及吸附层结构，并分析水泥体系Zeta电位的变化情况。

（3）研究不同结构PCEs对水泥浆体流动度和流变性能的影响；

研究不同侧链结构以及不同侧链接枝密度的聚羧酸减水剂对水泥浆体流动性以及黏度和屈服应力的影响。

（4）研究不同结构PCEs对水泥水化产物、水化程度以及水化放热性能的影响。

研究不同侧链结构以及不同侧链接枝密度的聚羧酸减水剂对水泥水化性能以及水化产物的影响，并分析水泥水化动力学的演变机制。

（1）流变实验：参照GB／T 8077--2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》，用搅拌器充分均匀搅拌5min后，分别以10rpm、20rpm、30rpm、40rpm、50rpm、60rpm、70rpm、80rpm、90rpm、100rpm的转速，运用粘度仪测试10s后的剪切应力及剪切速率。

（2）XRD分析：将各种减水剂配制成10%浓度的溶液（10g减水剂母液 90g水），按照称量并进行搅拌，搅拌结束后，将浆体装入一次性杯子中，并贴好标签。将一次性杯子放入标准养护箱中养护至1d，3d，7d，28d后，各取一杯，敲水化样去除外壳并浸泡酒精24h以上。分别将浸泡后的水化样研磨至粉末状，置于50C烘箱中干燥12h以上，过80um筛后采用D8 Focus X射线衍射仪x射线衍射仪对其进行物相分析。

（3）水化热分析：用美国 Calmertri通道-CAL8000HPC水泥等温热测试水泥水化放热量及放热速率。在26C恒温条件下，连续测试72h。

（4）紫外分光光度计：按照配比做好聚羧酸减水剂稀释液来测该溶液的透光率。

（5）Zeta 电位：按照 200:1 的液固比，称取 0.5g 水化样粉末和 100m L 一定浓度聚羧酸减水剂溶液，并按照一定掺量加入硫酸盐，搅拌 3min 并静置至 4min 后过滤离心取上清液，采用马尔文公司的 Zeta 电位仪对水化硅酸钙表面的 Zeta 电位进行测定。

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第一阶段（第1～2周）：2月28日～3月14日

文献检索，原料准备、论文开题，写出开题报告；

第二阶段（第3～9周）：3月15日～5月2日

宏观性能研究，提交外文翻译初稿；

第三阶段（第10～13周）：5月3日～5月23日

应用性能和机理研究，提交论文初稿；

第四阶段（第14周）：5月24日～5月30日

论文修改，提交论文终稿；

第五阶段（第15周）：5月31日～6月6日

答辩报告准备（PPT形式）；

第六阶段（第16周）：6月7日～6月13日

论文答辩。