高效减水剂研究的理论基础.ppt

混凝土高效减水剂 混凝土高效减水剂 开发研究高效减水剂的意义 高效减水剂研究的理论基础 常用表面活性基团对水泥水化的影响 高效减水剂的研究及发展 开发研究高效减水剂的意义 改善混凝土施工性能的需要 制备高强和高性能混凝土的需要 提高外加剂综合技术效益的需要 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 高效减水剂的作用机理分为分散机理(减水机理)和保持分散机理(坍落度保持机理 ) 1．分散机理 　　　目前，对减水剂作用机理的认识主要基于胶体体系分散稳定的两个著名理论——DLVO理论和HVO理论。建立了“吸附-静电斥力-分散”和“吸附-空间位阻-分散”为主体的减水作用理论。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 （1）减水剂在水泥颗粒上的吸附 　早在1877年，吉布斯曾预言，表面活性剂能使溶质在溶液表面层和溶液内部之间的分布不均匀。减水剂一般为阴离子表面活性剂，分子结构中含有很多活性基团，可以吸附在水泥颗粒及其水化产物上，形成具有一定厚度的吸附层和一定的吸附形态，从而大大改变了固液界面的物化性质和颗粒之间的作用力。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 　不少学者认为，水泥胶粒表面是带正电的，随着水泥的水化，水泥胶粒表面逐渐转化成带负电，当水泥和水接触时后，表面活性剂就会聚集到带异电荷的水泥颗粒表面，造成整个溶液中表面活性剂浓度迅速下降。大多数减水剂是一种聚合物电解质，在水泥浆的碱性环境中解离成带电荷的阴离子和阳离子，同时大分子的阴离子以一定方式被水泥颗粒表面所吸附，并在水泥颗粒表面形成了一层溶剂化的单分子膜，造成水泥颗粒间的凝聚作用减弱，颗粒间的磨擦阻力减小，从而使水泥颗粒得以分散，水泥浆的流动性得以改善。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 　有学者认为外加剂分子上的一些带负电的极性基团通过库仑引力、氢键、络合等作用首先吸附在水泥表面的活性点上，如磺酸根容易选择与铝酸盐相吸附，吸附的结果导致了静电斥力或空间位阻的增加，使颗粒分散性提高。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 （2）静电斥力效应 　DLVO理论认为带电胶体颗粒之间是双电层重叠时的静电斥力和粒子间的范德华力之间相互作用的结果。当加入减水剂后，减水剂的吸附改变水泥颗粒表面的电荷分布，降低了双电层厚度，动电位提高，从而提高颗粒之间的分散性。这从Zeta电位测试数据可得到有力的证明。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 水泥吸附减水剂浓度与Zeta电位变化 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 　从水泥浆体分散体系的动电位测量结果可明显看出，加入减水剂后，动电位大大增加，颗粒之间的静电斥力大于范德华力，从而使颗粒分散。对于萘系和磺化三聚氰氨系减水剂，其吸附形态为平面刚直棒状吸附。对于它们分散作用的解释主要基于DLVO理论。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 （3）空间位阻效应 　DLVO理论用于解释萘系和磺化三聚氰氨系非常完满，但在解释新型减水剂（氨基磺酸系和聚羧酸系减水剂）时却遇到了困难，同时Uchikawa、Tanaka等人的研究结果也表明，静电斥力理论适用于解释分子中含有-SO32-的高效减水剂。这类新型减水剂的Zeta电位普遍比较小，仅为萘系的50%，但仍然具有优异的减水作用，并且同时具有很好的保坍效果，其作用机理只有通过“吸附-空间位阻-分散”来解释才比较合理。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 　HVO理论用热力学、统计力学方法研究高分子溶液的分子形态，用于阐明高分子对溶胶的稳定作用。主要观点为当两个有聚合物吸附层的颗粒彼此接近时，在颗粒表面间的距离小于吸附层厚度的两倍时，两个吸附层就产生相互作用，产生熵效应和渗透斥力效应，从而保持颗粒间的分散稳定性。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 该类减水剂分子骨架为主链和较多的支链组成，主链上含有较多的活性基团，依靠这些活性基团，主链可以“锚固”在水泥颗粒上，侧链具有亲水性，可以伸展在液相中，从而在颗粒表面形成庞大的立体吸附结构，产生空间位阻效应。由于为空间立体吸附，达到饱和所需的吸附量减少，动电位降低。氨基磺酸系和聚羧酸系减水剂的性能表明，空间位阻效应比静电斥力效应具有更强的分散能力和保持分散能力。当然也不可忽视静电斥力的协同作用。 高效减水剂研究的理论基础　　　　　　　1．分散机理 　以聚羧酸盐系、氨基磺酸盐系为主要成分的高效引气减水剂具有很高的分散作用，能使水泥颗粒高度分散，从而得到很高的减水率，它之所以具有高分散作用，是由于它被水泥粒子吸附后，不仅能与萘系减水剂一样产生同性电荷的静电斥力作用，还产生了萘系减水剂所不具备的