超塑化剂流动保持性及其影响因素

Ohta提出的关于分子结构与性能的初步关系中涉及了流动保持性的问题:主链长、侧链短,分散性和分散保持性均低;主链短、侧链长,可提供高分散性;主链更短、侧链长,可提供高分散保持性。近年来的研究逐渐为解释这一现象提供了理论依据。

人们首先通过实验证明了单位表面积的吸附量(Ad/SSA)基本可以代表MCPC的吸附状况,并基于这样的假设来讨论流动性的经时变化。随着水化的进行,水泥粒子的表面积增加引起Ad/SSA的减小,这是流动性损失的一个可能的解释;另一方面硫酸根离子的浓度会随时间而同时减小,这影响了吸附平衡,使更多的超塑化剂分子吸附到固体相。对于实际的水泥浆,这两种变化同时发生。二者的平衡共同决定了Ad/SSA值。当大量梳形超塑化剂留在溶液相的时候,超塑化剂会随硫酸根离子的浓度的减小而吸附到固相,Ad/SSA可能保持不变或增加,分别会使流动性保持或增加。由此可以导出影响梳形超塑化剂流动保持性的重要因素,即为了实现梳形超塑化剂在流动保持性方面的优异性能,必须保证适量的超塑化剂留在溶液相。这个目标可以通过控制超塑化剂的吸附行为来实现。根据这个理论来解释Ohta提出的初步结论也是吻合的,主链减短的情况下必然减少超塑化剂的吸附能力,从而使溶液相保留有足够的超塑化剂分子,以提供经时流动性。

前面明确了梳形超塑化剂的吸附行为会受到硫酸根离子浓度的影响这一事实,这是流动保持性的基础,因此我们有必要研究什么样结构的MCPC可以较好地通过硫酸根离子的浓度控制其吸附行为。梳形超塑化剂的主要组分是作为吸附位点的羚基以及提供空间阻碍效应的聚继侧链。Yamada较系统地研究了MCPC主链上羚酸根的比例以及主、侧链长度的影响。在众多被评价的参数中,发现主链上羚基的比例是最重要的。当主链上羚酸根减少时,MCPC的吸附性能受到硫酸根离子浓度影响比较明显。

由此可见,MCPC的吸附对硫酸根离子的依赖性受到其本身结构的影响,为了流动保持性这一目标,必须使溶液相保留一定量的超塑化剂。这两方面的要求可能存在一定的冲突,实际混凝土混合物要考虑不同吸附能力的几种组分的平衡。

 

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