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摘 要

本课题拟优选一种聚磺酸盐超化剂，研究其对水泥粉磨过程及水泥粉末性质及物理性能的影响。研究不同掺量聚磺酸盐减水剂对普通硅酸盐水泥物理性能及对普通硅酸盐水化过程的影响。

研究了不同掺量聚磺酸盐系超塑化剂对水泥抗压强度的影响，结果表明：聚磺酸盐系超塑化剂可以提高混凝土的抗压强度。研究了聚磺酸盐减水剂对水泥水化的影响，研究发现聚磺酸盐减水剂不仅对水化产物的形貌与数量有影响，对水泥水化产物也有一定的影响。结果表明：聚磺酸盐减水剂对C₃A，C₃S有一定的促进作用；对其水化热分析得到，低掺量聚磺酸盐减水剂（0.02%-1%)对水泥有一定缓凝作用，其中主要抑制水泥1d，3d水化作用，并且随着聚磺酸盐减水剂掺量增加越来越强。关键词： 聚磺酸盐系超塑化剂 水泥净浆 水泥强度 水泥水化热

Research on Poly-sulfonates Superplasticizer served as Cement Grinding aids

Abstract

The poly sulfonate superplasticizer used for the cement grinding aid is a very meaningful research. This paper intends preferably Poly-sulfonates super-agent, to study its impact on the cement grinding process and cement powder properties and physical properties. Furthermore, studies of different poly sulfonate superplasticizer impact on ordinary First, this paper studies the effects of different levels of naphthalene superplasticizer in different times on the cement strength. The results showed that poly sulfonate superplasticizer can increase the compressive strength of concrete. After the analysis of experimental data, polyethylene sulfonate superplasticizercan significantly enhanced early compressive strength of cement (such as 1d, 3d), and for 28 days, the strength of cement increased slightly.

The effects of polyethylene sulfonate superplasticizer on cement hydration was studied. It found that poly sulfonate superplasticizer not only affect the morphology and quantity of hydration products, but also have a certain impact on the cement hydration products. The results showed that poly sulfonate superplasticizer can increase C₃A, C₃S hydration. analysising heat of Hydration, low dosage of poly sulfonate superplasticizer (0.02% -1%) has a certain retarding effect for cement, mainly due to inhibiting cement hydration in 1d, 3d increaseing polysulfonate dosage, the effect of inhibiting cement hydration is growing. This partly explains the reason for the promotion of polyethylene sulfonate superplasticizer in concrete compressive strength.

Keywords：Poly sulfonate superplasticizer; cement paste ;Compressive strength ;hydration heat

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2聚磺酸盐系超塑化剂的研究现状 3

1.3 减水剂的概括及分类 9

1.3.1 减水剂的概括 9

1.3.2 减水剂的分类 9

1.3.3 减水剂的作用机理 13

1.4实验研究目的及主要内容 14

1.4.1实验研究目的 14

1.4.2实验主要内容 14

第二章 实验原料及方法 15

2.1 实验原料 15

2.3 实验测试 15

2.3.1 制备水泥净浆方法 15

2.3.2 水泥净浆抗压强度测试 16

2.3.3 热分析 16

2.3.4 水化热测试 16

2.3.5 X射线衍射 17

第三章 聚磺酸盐超塑化剂对硅酸盐水泥性能的影响 18

3.1 聚磺酸盐系超塑化剂对水泥强度的影响 18

3.2 聚磺酸盐减水剂对水泥水化行为的影响 20

3.2.1 水泥3d XRD分析 21

3.2.2 水泥28d XRD分析 23

3.2.3 热分析 25

3.2.4 水化热分析 27

第四章 结论与展望 29

4.1 结论 29

4.2 存在的问题 29

4.3 展望 30

参考文献 32

致 谢 34

第一章 绪论

1.1 选题背景

随着高流动性混凝土和高强度混凝土的广泛应用，外加剂己经成为混凝土中除水泥、砂、石和水以外的重要组成部分^[1-2]。减水剂是目前研究和应用最广泛的混凝土外加剂之一，其基本作用是增加混凝土和水泥的流动性、降低水的用量，使混凝土的水灰比(水和水泥的用量比)降到最低和流动性达到最大^[3]。因而，减水剂的使用可显著地改善混凝土在搅拌阶段的工作性及其施工工作性能，使之具有良好的流动性、粘聚性、填充性和可泵性，使混凝土的生产与施工更趋机械化和自动化；同时由于减水剂的使用使混凝土中水的用量大幅度减少，可显著改善混凝土的孔结构和密实程度，使混凝土的抗压强度远远超过了水泥，混凝土的耐久性与体积的稳定性也得到很大提高。与普通混凝土相比，使用高性能减水剂的混凝土具有如下优势^[4]：水灰比显著降低、流动性显著提高、混凝土的强度更高、结构尺寸更小、弹性模量更高、刚度更大、稳定性更好，在恶劣条件下寿命延长，耐久性更好。在混凝土中掺入缓凝高效减水剂具有提高混凝土密实度、降低初期水化热、减少温度裂缝等作用，是提高混凝土结构耐久性的重要途径。
减水剂的使用还能控制混凝土的塌落度损失，更好地解决混凝土的引气、缓凝、泌水等问题，使混凝土的用途更加广泛；此外，高性能减水剂的使用，使混凝土中使用大量的活性细掺料成为可能，不仅可大大地减少水泥用量，而且可显著地改善混凝土的性能，提高工程质量，降低工程成本，节省能耗，经济效益和社会效益巨大。有学者将减水剂在混凝土中的成功应用称为水泥应用科学技术发展史上的第三次重大突破，由此可见减水剂在水泥、混凝土工程应用中的重要地位^[3]。高性能减水剂己成为高性能混凝土中必不可少的核心材料之一^[4]，满足了“二十世纪混凝土”高强度，耐久性，密实、稳定和优良的施工性能等方面的要求。从某种意义上说，减水剂的开发技术及其应用水平标志着一个国家的混凝土技术发展水平，目前各国在混凝土技术上的差距最主要的就表现在减水剂的发展水平上。因而研究高性能减水剂对水泥粉磨过程及水泥粉末性质及物理性能的影响具有重大意义。

聚磺酸盐系超塑化剂是一种典型的阴离子型表面活性剂，在水泥混凝土应用中占用很重要的地位，如用作混凝土的减水剂等。常见的聚磺酸盐系超塑化剂包括木质素磺酸盐（如钠、木钙等）、萘系磺酸盐（如FDN、NNO等）、脂肪族减水剂、氨基磺酸盐系等。不仅用于混凝土减水剂，还大量用于水泥粉磨生产中的助磨剂。来源于造纸制浆工业废液的木素磺酸盐用作减水剂具有缓凝、坍落度损失小且成本低、产量大等优点^[5]，成为研制缓凝高效减水剂的优选原料。华南理工大学以亚硫酸氢钙制浆废液木素磺酸钙为基本原料，经过优化改性，成功研制了混凝土缓凝高效减水剂 GCL1-3A。掺量为0.35%时GCL1-3A的减水率可达18. 5%，混凝土各龄期的抗压强度均达到缓凝高效减水剂的国家标准。研究者通过研究 GCL1-3A对水泥净浆水化放热、水化程度及硬化水泥微观结构、抗渗性能等的影响，进而探讨其对混凝土耐久性的增强作用，研究表明缓凝高效减水剂 GCL1-3A 能明显提高混凝土结构的耐久性，其作用表现在以下3方面^[6-7]：

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