粘土对聚羧酸减水剂影响机制及控制措施.pdf

第四届全国聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术交流会 王子明王子明 北京工业大学北京工业大学 教授教授 刘晓刘晓 北京工业大学北京工业大学 副教授副教授 2014.11.8 中国混凝土与水泥制品协会外加剂应用技术分会成立大会暨混凝土外加剂制备及应用技术交流会中国混凝土与水泥制品协会外加剂应用技术分会成立大会暨混凝土外加剂制备及应用技术交流会 粘土对聚羧酸减水剂影响机制粘土对聚羧酸减水剂影响机制及控制措施及控制措施 2 主要内容 主要内容 研究背景和意义 研究背景和意义 研究方法及路线 研究方法及路线 研究内容研究内容（机理分析（机理分析+ +解决措施）解决措施） 研究结论 研究结论 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告3 研究的背景和意义 研究的背景和意义 1.研究背景 聚羧酸系减水剂（聚羧酸系减水剂（PCEPCE）已经成为配制高性）已经成为配制高性能混凝土的重要组分；能混凝土的重要组分； 含泥量（粘土）含泥量（粘土）对聚羧酸减水剂的性能发挥影响显著； 对聚羧酸减水剂的性能发挥影响显著； 粘土已经成为制约PCE进一步应用的技术难题。

CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告4 2. 研究现状 国内外学者也在开展粘土与聚羧酸系减水剂相互作用及抑制措施的研究，提出了国内外学者也在开展粘土与聚羧酸系减水剂相互作用及抑制措施的研究，提出了一些解决该问题的办法一些解决该问题的办法， ， 但都 但都不具有普适性不具有普适性 聚羧酸减水剂与粘土作用机理问题还不太清楚 聚羧酸减水剂与粘土作用机理问题还不太清楚 研究的背景和意义 研究的背景和意义 抗粘土型聚羧酸减水剂 聚羧酸母液中复配缓释组分 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告5 3.研究目的 ① 分析粘土与聚羧酸减水剂的作用机理 ① 分析粘土与聚羧酸减水剂的作用机理 ② 探寻控制聚羧酸减水剂对粘土敏感的 ② 探寻控制聚羧酸减水剂对粘土敏感的 措施 措施 研究的背景和意义 研究的背景和意义 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告6 研究方法及路线 研究方法及路线 具体试验流程 具体试验流程 粉末物质成分 粉末物质成分 的确定的确定—粘土粘土 粘土对粘土对PCEPCE 性能的影响性能的影响 粘土对粘土对PCEPCE 性能的影响性能的影响 粘土对 粘土对PCEPCE的的 抑制机理 抑制机理 控制措施控制措施 及其机理及其机理 粘土层间距测定和 粘土层间距测定和 PCE分子尺寸讨论分子尺寸讨论 粘土吸水率、 膨胀性等的测定 粘土吸水率、 膨胀性等的测定 TOC吸附量测试吸附量测试 粘土抵抗剂 粘土抵抗剂 的分子量 的分子量 吸附粘土抵抗剂 吸附粘土抵抗剂 后粘土层间距变化 后粘土层间距变化 主要内容 抵抗剂与抵抗剂与PCE在在 粘土上的吸附量差别 粘土上的吸附量差别 砂石中粉末物质 砂石中粉末物质 对 对PCEPCE性能的影响性能的影响 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告7 粘土的影响程度 粘土与聚羧酸减水剂的作用机理 解决措施 研究内容 研究内容 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告8 成分 成分 产地 产地 石英 石英 正长石 正长石 微斜长石 微斜长石 云母 云母 方解石 方解石 石灰岩 石灰岩 钙沸石 钙沸石 高岭石 高岭石 蒙脱石 蒙脱石 廊坊 廊坊 √ √ √ √ — — √ √ √ 北京 北京 √ √ √ √ — √ √ √ √ 西安 西安 √ √ — √ — — √ √ — 曲阜 曲阜 √ √ √ √ √ — — √ — 昆明 昆明 — — — — — √ — — — 宁波 宁波 √ √ √ — — — — √ — 机制砂 机制砂 — — — — √ — — — — 重庆 重庆 √ √ — — — √ √ √ — （注：打“√”为含有此矿物，“—”为不含有此矿物） （（1 1）不同地区砂石中粉末物质成分的分析）不同地区砂石中粉末物质成分的分析 研究内容研究内容——影响程度影响程度 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告9 （（2 2）粉末物质对）粉末物质对PCEPCE的影响的影响——水泥净浆水泥净浆 研究内容研究内容——影响程度影响程度 廊坊廊坊0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Time(min)Fluidity(mm)Fluidity(mm)0%0%1%1%2%2%3%3%4%4%5%5%6%6%北京北京0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Time(min)Fluidity(mm)Fluidity(mm)0%0%1%1%2%2%3%3%4%4%5%5%6%6%西安西安0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Time(min)Fluidity(mm)Fluidity(mm)0%0%1%1%2%2%3%3%4%4%5%5%6%6%曲阜曲阜0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Time(min)Fluidity(mm)Fluidity(mm)0%0%1%1%2%2%3%3%4%4%5%5%6%6%CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告10 成分中含蒙脱石的廊坊和北京两地的粘土对成分中含蒙脱石的廊坊和北京两地的粘土对PCEPCE影响较大，此外，含云母影响较大，此外，含云母 的粘土影响也较明显，高岭石和长石对的粘土影响也较明显，高岭石和长石对PCEPCE的影响程度有限的影响程度有限。

昆明昆明0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Fluidity(mm)0%1%2%3%4%5%6%宁波宁波0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Fluidity(mm)0%1%2%3%4%5%6%机制砂机制砂0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Fluidity(mm)0%1%2%3%4%5%6%重庆重庆0 050501001001501502002002502503003003503505 5303060609090120120Time(min)Fluidity(mm)0%1%2%3%4%5%6%CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告11 研究内容研究内容——影响程度影响程度 （（3 3）粉末物质对）粉末物质对PCEPCE的影响的影响——水泥砂浆水泥砂浆 含泥量对砂浆初始扩展度影响含泥量对砂浆初始扩展度影响0 05050100100150150200200250250300300350350廊坊廊坊北京北京西安西安曲阜曲阜昆明昆明宁波宁波机制砂机制砂重庆重庆产地产地砂浆扩展度，mm砂浆扩展度，mm0 0 2%2% 4%4% 6%6%含泥量对砂浆60min扩展度的影响含泥量对砂浆60min扩展度的影响0 05050100100150150200200250250300300350350廊坊廊坊北京北京西安西安曲阜曲阜昆明昆明宁波宁波机制砂机制砂重庆重庆产地产地砂浆扩展度，mm砂浆扩展度，mm0 0 2%2% 4%4% 6%6%CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告12 研究内容研究内容——影响程度影响程度 （（4 4）粉末物质对使用）粉末物质对使用PCEPCE的混凝土工作性的影响的混凝土工作性的影响 水泥水泥C 粉煤灰粉煤灰FA 矿粉矿粉K 砂砂S 石石G 水水W 减水剂减水剂 220 85 85 850 995 185 0.2% 试验混凝土配比，试验混凝土配比，C30C30 编号编号 初始（初始（mm）） 1h（（mm）） 和易性和易性 坍落度坍落度 扩展度扩展度 和易性和易性 坍落度坍落度 扩展度扩展度 H1 好好 215 570 好好 200 515 H2 好好 220 560 良好良好 205 500 H3 良好良好 220 550 良好良好 200 505 H4 流动性差流动性差 195 470 流动性差流动性差 175 430 H5 流动性差流动性差 180 430 差，粘稠差，粘稠 160 400 H6 差，粘稠差，粘稠 175 400 很差，粘稠很差，粘稠 150 380 H7 差，粘稠差，粘稠 155 360 很差，粘稠很差，粘稠 120 280 H8 很差，粘稠很差，粘稠 130 340 无无 — — 混凝土和易性及试验结果混凝土和易性及试验结果 0%0%5%5%10%10%15%15%20%20%25%25%1 12 23 34 45 56 67 78 8含泥量%含泥量%1h坍落度损失百分比1h坍落度损失百分比混凝土坍落度损失随含泥量混凝土坍落度损失随含泥量 增加的变化增加的变化 北京粘土从北京粘土从1%1%开始替代砂，以开始替代砂，以1%1%的梯度递增至的梯度递增至8%8%，分别编号，分别编号为为H1H1～～H8H8 含泥量达到含泥量达到6%6%左左 右会对坍落度带右会对坍落度带 来很大影响来很大影响 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告13 根据上述试验结果，以及对粉末物质的成分分析， 共选取根据上述试验结果，以及对粉末物质的成分分析， 共选取膨润土（蒙脱石为主要成分）、高岭石、白云 母、绢云母和长石膨润土（蒙脱石为主要成分）、高岭石、白云 母、绢云母和长石5 5种粘土矿物作为研究对象。

种粘土矿物作为研究对象 研究内容研究内容——矿物组分矿物组分 0 0101020203030404050500 0300300600600900900120012001500150018001800Intensity(Counts)Intensity(Counts)2Theta( 2Theta( O O14.427514.42759.01719.01713.34323.34323.14873.14871.93161.93164.05154.0515试验中用到的膨润土的试验中用到的膨润土的XRDXRD图谱图谱 CCPA外加剂应用技术分会年会会议报告14 研究内容研究内容——矿物组分矿物组分 （（5 5）粘土矿物对）粘土矿物对PCEPCE的影响的影响 粘土粘土 含泥量含泥量 0 2% 4% 6% 时间时间min 5 30 60 5 30 60 5 30 60 5 30 60 长石长石 330 325 310 315 290 270 275 245 205 220 200 165 白云母白云母 330 325 310 285 230 190 245 190 135 205 150 — 绢云母绢云母 330 325 310 290 280 245 265 230 200 225 185 150 高岭石高岭石 330 325 310 300 280 250 250 235 190 210 175 120 膨润土膨润土 330 325 310 185 115 — — — 。