混凝土高效減水劑

前言

　　近些年來，混凝土化學(xué)外加劑（簡稱混凝土外加劑）生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)取得了快速發(fā)展，混凝土外加劑已經(jīng)成為一個快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。目前，全世界混凝土外加劑的產(chǎn)值約為800億～1000億元人民幣，我國混凝土外加劑行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)達(dá)到200億～300億元人民幣?！　「咝p水劑是所有混凝土外加劑產(chǎn)品中最重要和應(yīng)用最廣泛的品種。混凝土技術(shù)的進(jìn)步離不開化學(xué)外加劑，而化學(xué)外加劑技術(shù)的進(jìn)步主要依靠不斷發(fā)展的減水劑新品種。從20世紀(jì)30年代的木質(zhì)素磺酸鹽減水劑，到20世紀(jì)60年代的萘系和三聚氰胺系高效減水劑，再到現(xiàn)在使用的聚羧酸系高性能減水劑，減水劑從第一代產(chǎn)品發(fā)展到第三代產(chǎn)品，混凝土生產(chǎn)和施工技術(shù)從粗放式發(fā)展到現(xiàn)在的計算機(jī)自動控制生產(chǎn)及機(jī)械化運(yùn)輸與澆筑。借助混凝土減水劑的奇妙作用，當(dāng)今混凝土澆筑一次性垂直泵送高度達(dá)到600m?！　∧壳?，混凝土減水劑的品種不斷增加，已經(jīng)發(fā)展成一個品種齊全的減水劑家族，主要包括木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽高效減水劑、脂肪族磺酸鹽高效減水劑和聚羧酸系高性能減水劑，基本滿足了我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)對混凝土減水劑的要求，改變了我國以前主要依靠萘系減水劑的局面?！　”緯怨P者長期在混凝土外加劑方面的研究成果為基礎(chǔ)，吸收總結(jié)了國內(nèi)外在混凝土高效減水劑方面的研究進(jìn)展，分別介紹了各種高效減水劑的制備原理和工藝、高效減水劑與水泥的相互作用機(jī)理、高效減水劑對新拌水泥混凝土結(jié)構(gòu)與性能的影響、高效減水劑對硬化混凝土性能的影響、不同高效減水劑的復(fù)合使用、高效減水劑的創(chuàng)新應(yīng)用及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等，以期能對從事混凝土外加劑研究、生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)人員提供有益參考，對我國混凝土外加劑行業(yè)的發(fā)展有所促進(jìn)。　　本書在編著過程中，得到了北京工業(yè)大學(xué)同事和研究生的大力協(xié)助。毛謙瑾、王曉豐、李婷、李慧群、程勛、鄭付營、徐瑩、孫啟華、葉文娟、李琛、王健等參加了資料的收集和整理，深圳邁地公司陳偉國總經(jīng)理提供了很多有益的工程應(yīng)用技術(shù)資料，在此一并表示感謝！　　本書也是對我國混凝土外加劑方面長期研究成果的總結(jié)。因此，特別感謝我的老師們在混凝土外加劑方面的開創(chuàng)性工作。黃大能先生是我國混凝土外加劑行業(yè)的創(chuàng)始人，也是我的研究生導(dǎo)師，他把半個世紀(jì)的時間都貢獻(xiàn)給了我國混凝土外加劑行業(yè)的發(fā)展，謹(jǐn)以此書獻(xiàn)給并告慰黃大能先生——我國混凝土外加劑行業(yè)已經(jīng)取得很大的成就，并正在健康有序地發(fā)展?！　∮捎诠P者水平和時間的限制，書中難免存在不妥之處，敬請讀者批評指正?！　⊥踝用?011年2月于北京

內(nèi)容概要

　　本書對混凝土外加劑中應(yīng)用最為廣泛的產(chǎn)品——混凝土高效減水劑進(jìn)行了比較系統(tǒng)和全面的介紹，具體包括：萘系高效減水劑、三聚氰胺系高效減水劑、氨基磺酸鹽類高效減水劑、66肪族磺酸鹽高效減水劑、聚羧酸系高性能減水劑、木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的基本性8S及制備工藝；各類高效減水劑與水泥和混凝土的相互作用機(jī)理以及高效減水劑對水泥混凝土結(jié)構(gòu)的影響；不同高效減水劑的復(fù)合使用；高效減水劑的創(chuàng)新技術(shù)及發(fā)展趨勢等。
　　本書適合從事混凝土外加劑研究、生產(chǎn)和工程應(yīng)用的科技人員閱讀，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)師生參考。

書籍目錄

第1章  概論
  1.1  國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.1.1  高效減水劑的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.1.2  高效減水劑的作用機(jī)理研究現(xiàn)狀
    1.1.3  高效減水劑對水泥水化速率的影響
    1.1.4  高效減水劑對水化產(chǎn)物形貌的影響
  1.2  存在的問題與發(fā)展趨勢
  參考文獻(xiàn)
第2章  化學(xué)組成
  2.1  化學(xué)組成
  2.2  化學(xué)官能團(tuán)和分子結(jié)構(gòu)的確定
    2.2.1  紅外光譜方法
    2.2.2  紫外吸收光譜法
    2.2.3  核磁共振波譜方法
  2.3  分子量與分子量分布測定
    2.3.1  GPC測定聚合物的分子量
    2.3.2  凝膠色譜與小角激光散射聯(lián)用
  2.4  聚合物離子價的估計
  2.5  聚合物結(jié)構(gòu)與形狀的特征
    2.5.1  靜態(tài)柔順性和動態(tài)柔順性
    2.5.2  分子結(jié)構(gòu)對鏈柔順性的影響
  2.6  表面張力的測定
    2.6.1  毛細(xì)管上升法
    2.6.2  威廉米吊片法
  2.7  分散效率的評估
    2.7.1  吸附量測定
    2.7.2  Zeta電位測定
  2.8  高效減水劑對水泥水化的影響
    2.8.1  高效減水劑對水泥水化熱的影響
    2.8.2  阻抗譜
    2.8.3  光學(xué)顯微鏡
    2.8.4  環(huán)境掃描電鏡
  參考文獻(xiàn)
第3章  萘系高效減水劑的制備
  3.1  萘系減水劑制備用原材料
    3.1.1  工業(yè)萘
    3.1.2  工業(yè)濃硫酸
    3.1.3  工業(yè)甲醛
    3.1.4  工業(yè)用氫氧化鈉
  3.2  萘系減水劑合成工藝及原理
    3.2.1  磺化反應(yīng)
    3.2.2  水解反應(yīng)
    3.2.3  縮合反應(yīng)
    3.2.4  中和反應(yīng)
  3.3  合成工藝及其參數(shù)控制
    3.3.1  工藝流程
    3.3.2  磺化反應(yīng)參數(shù)控制
    3.3.3  水解反應(yīng)參數(shù)控制
    3.3.4  縮合反應(yīng)參數(shù)控制
  3.4  中和及硫酸鈉的清除
  3.5  甲基萘減水劑的制備方法
    3.5.1  磺化反應(yīng)
    3.5.2  縮合反應(yīng)
  3.6  建-1減水劑的制備
  3.7  蒽系及古馬隆系
  3.8  萘系減水劑的生產(chǎn)工藝流程圖
  3.9  萘系減水劑合成過程各階段的物料平衡
    3.9.1  磺化階段的物料平衡
    3.9.2  水解反應(yīng)階段的物料平衡
    3.9.3  縮合反應(yīng)階段的物料平衡
  3.10  萘系減水劑生產(chǎn)過程中存在的問題
    3.10.1  原材料質(zhì)量波動大
    3.10.2  缺乏對生產(chǎn)過程中一些重要參數(shù)的控制及檢測
    3.10.3  原材料的揮發(fā)導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降
  3.11  萘系減水劑的改性研究進(jìn)展
    3.11.1  坍落度保持性能的改進(jìn)
    3.11.2  高聚合度的萘磺酸鹽甲醛縮合物的合成
    3.11.3  減少甲醛含量和硫酸鈉含量的改進(jìn)
    3.11.4  磺化劑的改進(jìn)
  3.12  萘系減水劑的生產(chǎn)環(huán)保與安全
  參考文獻(xiàn)
第4章  三聚氰胺系高效減水劑的合成
  4.1  原材料及其要求
    4.1.1  三聚氰胺
    4.1.2  磺化劑
    4.1.3  甲醛
  4.2  合成工藝與原理
    4.2.1  合成反應(yīng)原理
    4.2.2  合成工藝及其參數(shù)控制
  4.3  三聚氰胺系高效減水劑的改性
    4.3.1  低成本三聚氰胺系高效減水劑
    4.3.2  三聚氰胺系高效減水劑改性研究進(jìn)展
    4.3.3  合成工藝的改進(jìn)
  4.4  合成過程檢測控制方法
    4.4.1  殘余甲醛含量的測定方法
    4.4.2  磺化率的測定方法
  參考文獻(xiàn)
第5章  氨基磺酸系高效減水劑
  5.1  原材料及其要求
    5.1.1  對氨基苯磺酸鈉
    5.1.2  苯酚
    5.1.3  改性單體
  5.2  合成原理與工藝
    5.2.1  苯酚與甲醛的加成反應(yīng)（苯酚羥甲基化反應(yīng)）
    5.2.2  對氨基苯磺酸鈉與甲醛的加成反應(yīng)
    5.2.3  縮聚反應(yīng)
    5.2.4  堿性重排反應(yīng)
  5.3  合成工藝及其參數(shù)控制
    5.3.1  酸性合成路線
    5.3.2  堿性合成路線
    5.3.3  合成工藝參數(shù)的控制
  5.4  氨基磺酸鹽高效減水劑的改性研究
    5.4.1  降低成本的改進(jìn)
    5.4.2  泌水改性
    5.4.3  與黏度調(diào)節(jié)劑復(fù)合
    5.4.4  水楊酸代替苯酚改性
    5.4.5  復(fù)合改性
  5.5  環(huán)保與安全
  5.6  氨基磺酸鹽高效減水劑的性能
    5.6.1  表面張力與起泡性
    5.6.2  在水泥顆粒上的吸附量
    5.6.3  增強(qiáng)效果
    5.6.4  混凝土體積穩(wěn)定性
  參考文獻(xiàn)
第6章  脂肪族磺酸鹽高效減水劑
  6.1  脂肪族磺酸鹽高效減水劑的發(fā)展歷程
  6.2  原材料及其要求
  6.3  反應(yīng)原理與工藝
    6.3.1  脂肪族高效減水劑的合成機(jī)理
    6.3.2  脂肪族高效減水劑合成工藝及參數(shù)控制
  6.4  脂肪族磺酸鹽高效減水劑的性能
    6.4.1  水泥凈漿流動度
    6.4.2  水泥凈漿的屈服值（r0）與塑性黏度（npl）
    6.4.3  脂肪族磺酸鹽高效減水劑對凝結(jié)時間的影響
    6.4.4  脂肪族磺酸鹽高效減水劑的減水率與增強(qiáng)效果
    6.4.5  用脂肪族磺酸鹽高效減水劑配制流態(tài)高強(qiáng)混凝土
    6.4.6  配制自密實免振混凝土
    6.4.7  脂肪族磺酸鹽高效減水劑與水泥品種的適應(yīng)性
    6.4.8  摻脂肪族磺酸鹽高效減水劑混凝土的耐久性
  6.5  脂肪族磺酸鹽高效減水劑與其他化學(xué)外加劑復(fù)合
  6.6  脂肪族磺酸鹽高效減水劑的結(jié)構(gòu)與減水機(jī)理
    6.6.1  紅外光譜分析
    6.6.2  差熱掃描量熱分析
    6.6.3  數(shù)均分子量的測定
    6.6.4  在水泥顆粒上的吸附與ξ-電位
    6.6.5  摻脂肪族磺酸鹽高效減水劑的水泥凈漿的微觀結(jié)構(gòu)
  6.7  脂肪族高效減水劑的應(yīng)用問題
  參考文獻(xiàn)
第7章  聚羧酸系高性能減水劑的制備
  7.1  概述
  7.2  聚羧酸系減水劑常用的原材料
  7.3  聚羧酸系高性能減水劑的生產(chǎn)工藝與原理
  7.4  聚酯類減水劑的制備
    7.4.1  直接酯化法制備大單體
    7.4.2  酯交換方法制備大單體
  7.5  聚羧酸系減水劑的聚合反應(yīng)
    7.5.1  自由基聚合單體的選取
    7.5.2  自由基聚合反應(yīng)機(jī)理
    7.5.3  合成工藝過程
    7.5.4  聚合反應(yīng)的影響因素
    7.5.5  聚合反應(yīng)動力學(xué)
  7.6  烯丙基聚乙二醇醚類聚羧酸系減水劑的制備
    7.6.1  聚醚類減水劑的聚合工藝
    7.6.2  分子結(jié)構(gòu)與官能團(tuán)設(shè)計
    7.6.3  共聚單體體系的選擇
    7.6.4  中和試劑的選擇
    7.6.5  引發(fā)劑的選擇
    7.6.6  反應(yīng)單體的配比和工藝參數(shù)優(yōu)化
    7.6.7  聚醚基超塑化劑的分子結(jié)構(gòu)特性
  7.7  聚羧酸系減水劑分子結(jié)構(gòu)與性能設(shè)計
    7.7.1  聚羧酸系減水劑側(cè)鏈與性能關(guān)系
    7.7.2  關(guān)于聚羧酸系減水劑中官能團(tuán)種類與含量的影響
    7.7.3  聚羧酸系減水劑分子量的影響
    7.7.4  聚羧酸系減水劑的親水-親油平衡性
  參考文獻(xiàn)
第8章  木質(zhì)素磺酸鹽減水劑
  8.1  木質(zhì)素磺酸鹽減水劑
  8.2  木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的應(yīng)用現(xiàn)狀
  8.3  木質(zhì)素系減水劑作用機(jī)理
  8.4  木質(zhì)素磺酸鹽減水劑的改性研究
    8.4.1  復(fù)合改性方法
    8.4.2  化學(xué)改性方法
    8.4.3  物理改性方法
  8.5  改性木質(zhì)素磺酸鹽的性能
  參考文獻(xiàn)
第9章  高效減水劑在水泥顆粒上的吸附
  9.1  高效減水劑在水泥單礦物上的吸附行為
    9.1.1  高效減水劑的特征吸收峰和吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線
    9.1.2  水泥單礦物及其制備
    9.1.3  高效減水劑在鋁酸三鈣上的吸附
    9.1.4  鐵鋁酸四鈣對高效減水劑的吸附
    9.1.5  硅酸三鈣對高效減水劑的吸附
    9.1.6  J8一C2S對不同高效減水劑的吸附
    9.1.7  高效減水劑在不同單礦物上的吸附量
    9.1.8  石膏對高效減水劑的吸附
  9.2  高效減水劑在水泥顆粒上的吸附現(xiàn)象
    9.2.1  純化學(xué)試劑燒制的硅酸鹽水泥對高效減水劑的吸附
    9.2.2  工業(yè)原料燒制硅酸鹽水泥對高效減水劑的吸附
  9.3  高效減水劑吸附量與水泥凈漿流動度
  參考文獻(xiàn)
第10章  摻加減水劑的水泥懸浮體系的動電性質(zhì)
  10.1  高效減水劑對水泥單礦物的ξ-電位的影響
  10.2  單礦物的表面電位與吸附量的關(guān)系
  10.3  高效減水劑對水泥顆粒表面電位的影響
    10.3.1  高效減水劑對不同水泥的ξ-電位的影響
    10.3.2  不同高效減水劑對水泥ξ-電位的影響
    10.3.3  ξ-電位隨時間的變化
    10.3.4  溫度和水灰比對水泥粒子表面電性的影響
  10.4  固體表面帶電的原因和Stern雙電層模型
  參考文獻(xiàn)
第11章  高效減水劑對水泥水化和新拌漿體結(jié)構(gòu)的影響
  11.1  減水劑對水泥水化的影響
  11.2  水泥水化過程的電阻率特性
  11.3  減水劑對新拌水泥漿體的電阻率變化的影響
  11.4  摻加減水劑水泥混凝土的凝結(jié)時間
  11.5  高效減水劑對水化產(chǎn)物和新拌水泥漿體的早期結(jié)構(gòu)的影響
    11.5.1  新拌水泥漿體的光學(xué)顯微鏡觀察
    11.5.2  不含減水劑水泥漿體的環(huán)境掃描電鏡觀察
    11.5.3  含高效減水劑水泥漿體的環(huán)境掃描電鏡觀察
  參考文獻(xiàn)
第12章  高效減水劑與水泥的相互作用機(jī)理
  12.1  溶液中離子強(qiáng)度對靜電分散作用的影響
  12.2  高效減水劑對水泥的分散作用機(jī)理
  12.3  吸附量與吸附層厚度的關(guān)系
  12.4  減水劑與水泥的相容性問題
    12.4.1  水泥礦物成分對相容性的影響
    12.4.2  外加劑方面的影響
    12.4.3  溫度的影響
    12.4.4  礦物摻合料的影響
  參考文獻(xiàn)
第13章  摻高效減水劑的新拌水泥混凝土性能
  13.1  新拌水泥漿體的流變特征
  13.2  新拌水泥漿體的觸變性質(zhì)
  13.3  新拌水泥漿體流變參量的測定與計算
  13.4  新拌水泥漿體的扭矩經(jīng)時變化
  13.5  新拌水泥漿體的粒徑分布
  13.6  水泥凈漿流動度測定的流變學(xué)分析
  13.7  摻加高效減水劑的新拌混凝土穩(wěn)定性
    13.7.1  新拌混凝土的離析和泌水
    13.7.2  新拌混凝土離析和泌水的評定方法
    13.7.3  減水劑對混凝土離析和泌水的影響
  13.8  高效減水劑與新拌混凝土的含氣量
    13.8.1  含氣量對混凝土性能的影響
    13.8.2  新拌混凝土含氣量的測定方法
    13.8.3  不同減水劑的引氣性能
    13.8.4  其他因素對新拌混凝土含氣量的影響
    13.8.5  新拌混凝土坍落度及其經(jīng)時變化
  參考文獻(xiàn)
第14章  摻加高效減水劑的硬化混凝土性能
  14.1  高效減水劑的早強(qiáng)與增強(qiáng)作用
  14.2  高效減水劑對混凝土收縮與開裂的影響
    14.2.1  水泥石中的孔和水對混凝土收縮的影響
    14.2.2  干燥收縮機(jī)理和塑性收縮機(jī)理
    14.2.3  減水劑對混凝土收縮開裂性能的影響
  14.3  摻高效減水劑混凝土的彈性模量和徐變
  14.4  摻高效減水劑混凝土耐久性
    14.4.1  對抗凍性的影響
    14.4.2  對抗?jié)B性的影響
    14.4.3  對碳化及鋼筋銹蝕的影響
  14.5  礦物混合材與高效減水劑的雙摻作用
    14.5.1  “雙摻”法對混凝土工作性能的改善
    14.5.2  “雙摻”對混凝土強(qiáng)度的影響
    14.5.3  “雙摻”技術(shù)對混凝土耐久性的影響
  14.6  高效減水劑對硬化混凝土的過渡層結(jié)構(gòu)的影響
  參考文獻(xiàn)
第15章  高效減水劑與其他外加劑的復(fù)配
  15.1  高效減水劑與緩凝劑的復(fù)配
    15.1.1  緩凝劑的分類
    15.1.2  緩凝劑的作用機(jī)理
    15.1.3  混凝土緩凝劑的輔助塑化效應(yīng)
    15.1.4  萘系高效減水劑一緩凝劑復(fù)合
    15.1.5  氨基磺酸鹽高效減水劑一緩凝劑復(fù)合
  15.2  高效減水劑與木質(zhì)素磺酸鹽的復(fù)配
  15.3  不同超塑化劑之間的復(fù)配
    15.3.1  氨基磺酸鹽減水劑與其他高效減水劑復(fù)配
    15.3.2  脂肪族磺酸鹽與其他高效減水劑的復(fù)配
    15.3.3  三聚氰胺減水劑與其他減水劑的復(fù)配
    15.3.4  聚羧酸系減水劑與其他減水劑的復(fù)配
  15.4  高效減水劑與引氣劑和消泡劑的復(fù)配
    15.4.1  引氣劑
    15.4.2  引氣機(jī)理
    15.4.3  混凝土中含氣量的影響因素
    15.4.4  引氣劑對新拌混凝土性能的影響
    15.4.5  引氣劑對硬化混凝土性能的影響
    15.4.6  引氣劑與減水劑的復(fù)配
    15.4.7  引氣劑的應(yīng)用問題
    15.4.8  消泡劑
  15.5  高效減水劑與防凍組分的復(fù)配
    15.5.1  防凍劑種類
    15.5.2  防凍機(jī)理
    15.5.3  復(fù)合防凍劑的組成及其作用
  15.6  高效減水劑與早強(qiáng)劑的復(fù)配
    15.6.1  早強(qiáng)劑的分類
    15.6.2  各種早強(qiáng)劑的作用機(jī)理
    15.6.3  早強(qiáng)劑與減水劑復(fù)合
  15.7  復(fù)合超塑化劑配方設(shè)計
  參考文獻(xiàn)
第16章  高效減水劑的作用評價與選擇
  16.1  減水劑對水泥顆粒的分散效率
  16.2  減水劑的分散效能
  16.3  吸附場的概念
  16.4  有效減水率概念
  16.5  吸附分散減水作用與輔助減水作用
  16.6  減水劑的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價
  參考文獻(xiàn)
第17章  高效減水劑在水泥基材料中的創(chuàng)新應(yīng)用
  17.1  活性粉末混凝土
    17.1.1  RPC的基本配制原理
    17.1.2  RPC的性能及其影響因素
    17.1.3  減水劑對RPC性能的影響
    17.1.4  RPC的應(yīng)用前景
  17.2  纖維滲漿混凝土
  17.3  智能動力混凝土
  17.4  低流動性混凝土的坍落度損失控制
  17.5  預(yù)填骨料升漿混凝土
  17.6  低膠材環(huán)?；炷?br />  17.7  混凝土生產(chǎn)的零能耗系統(tǒng)
  參考文獻(xiàn)
第18章  高效減水劑的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)發(fā)展
  18.1  優(yōu)化混凝土配合比的經(jīng)濟(jì)性
  18.2  改善混凝土耐久性的經(jīng)濟(jì)效益
  18.3  由于改進(jìn)混凝土澆筑性能和施工方面帶來的經(jīng)濟(jì)效益
  18.4  預(yù)制混凝土
  18.5  寒冷季節(jié)適用外加劑的經(jīng)濟(jì)性
  18.6  在回收廢棄塑性混凝土和沖洗水方法的效益
  參考文獻(xiàn)

編輯推薦

　　《混凝土高效減水劑》以作者長期在混凝土外加劑方面的研究成果為基礎(chǔ)，吸收總結(jié)了國內(nèi)外在混凝土高效減水劑方面的研究進(jìn)展，分別介紹了各種高效減水劑的制備原理和工藝、高效減水劑與水泥的相互作用機(jī)理、高效減水劑對新拌水泥混凝土結(jié)構(gòu)與性能的影響、高效減水劑對硬化混凝土性能的影響、不同高效減水劑的復(fù)合使用、高效減水劑的創(chuàng)新應(yīng)用及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等，以期能對從事混凝土外加劑研究、生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)人員提供有益參考，對我國混凝土外加劑行業(yè)的發(fā)展有所促進(jìn)。

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