Page 191 - 精细化工2019年第12期
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第 12 期             邱   峰，等:  木质素改性聚羧酸减水剂研究（Ⅰ）——合成、表征与性能                                 ·2519·


                 对比 PCE-B、PCE-L2%、PCE-L10%、PCE-L30%
            分散的水泥浆体的流变曲线可以看出，PCE-L10%
            的剪切应力和剪切黏度都是最大的。这是因为
            PCE-L10%分散性较差所致。根据 Bingham 流体模
            型的拟合结果可知，相对 PCE-B、PCE-L2%和
            PCE-L30%，PCE-L10%分散的水泥浆体具有最大的
            屈服应力（ 0 ），这也说明 PCE-L10%的分散性能较
            差。原因在于 PCE-L10%的分子量过低，分散能力
            与 PCE-B、PCE-L2%、PCE-L30%相比较差。

                 比较 PCE-B、PCE-L2%、PCE-L30%分散浆体                     图 12    Bingham 模型拟合的塑性黏度-时间图
            的流变曲线拟合结果（表 4）可以看出，PCE-B 在                         Fig. 12    Plastic viscosity-time diagram fitted by Bingham model

            0 min 时的屈服应力（ 0 ）仅为 2.88 Pa，但 PCE-L2%、
                                                                   由图 12 可以看出，随着 PCE-Ls 中木质素含量
            PCE-L30%的 0 分别为 24.23、42.04  Pa。这是由于
                                                               的增多，PCE-Ls 分散浆体的塑性黏度呈逐渐降低趋
            PCE-B 分散的浆体在剪切前出现泌水离析现象，导
                                                               势，且 PCE-B、PCE-L2%、PCE-L10%、PCE-L30%
            致上层浆体较稀，有向牛顿流体转化的趋势，因此，
                                                               分散浆体的塑性黏度均随着水化时间的延长呈现先
            屈服应力较低。而对于 PCE-L2%和 PCE-L30%，因
                                                               增加后降低的趋势，但 PCE-L30%分散浆体的塑性
            为木质素的引入在一定程度上缓解了浆体泌水离析
                                                               黏度变化幅度较小，小于 PCE-B、PCE-L2%、PCE-
            的问题，因此，其分散的浆体在 0  min 时的屈服应
                                                               L10%分散浆体的塑性黏度。这与 Herschel-Bulkley
            力大于 PCE-B。比较 0、60、120 min 的流体行为指数                  模型拟合的流变行为指数（n）的变化趋势一致。
            （n）可知，PCE-B、PCE-L2%、PCE-L30%的 n 值
                                                               PCE-L30%分散的浆体更稳定，塑性黏度变化较小，
            分别为 1.19、1.29、1.47，皆呈现出剪切增稠的特性。                    这再次说明 KL 引入 PCE-Ls 中可以降低水泥塑性黏
                 由于 PCE-Ls 分散的浆体不易离析泌水，浆体                      度且维持浆体稳定，这也是由于 PCE-Ls 特殊爪状
            稳定性较好，牛顿流体转化趋势较小，因此，流体                             结构造成的。
            行为指数也较大，这与 PCE-Ls 的爪状分子结构有                         2.4   木质素基聚羧酸减水剂对混凝土力学性能的
            较大关系。拥有传统梳形结构的 PCE-B 吸附于水泥                             影响
            颗粒上，易随着水泥颗粒一起沉降。引入木质素的                                 混凝土的强度性能是决定减水剂硬化混凝土性
            PCE-Ls 一方面由于具有支化的爪型结构，每一个爪                         能的主要指标。以 C 50 混凝土为例，采用 GB/T 50081
            又都是具有梳形结构，因此一个 PCE-Ls 分子可吸                         —2016 测定了 PCE-Ls 的抗压强度与国标要求的强
            附于多个水泥颗粒上，从而形成大体积网状结构，                             度的对比情况，结果见表 5。
            刚性的木质素分子具有较大的空间位阻，可以阻止
                                                                         表 5  C 50 混凝土抗压强度对比
            水泥颗粒沉降；另一方面，KL 的引入使 PCE-Ls 具
                                                               Table 5    Comparison of compressive strength of C 50  concrete
            有较好的引气性和表面活性，这在一定程度上也使
                                                                                       抗压强度比/%
            PCE-Ls 分散的浆体不易泌水离析。                                    名称
                                                                              1 d     3 d      7 d     28 d
                 在水化 60、120  min 时，PCE-B、PCE-L2%、
                                                                 国标           170     160      150     140
            PCE-L30%分散浆体的流体行为指数 n 分别为 1.45、                      PCE-B        192     181      169     153
            1.54、1.33 和 0.81、0.86、0.76，这说明三者分散的                  PCE-L2%      189     183      170     155
            浆体随着水化的进行，PCE-B 和 PCE-L2%的 n 值先                      PCE-L10%     176     169      160     148
            增大后降低，而 PCE-L30%的 n 值却一直降低。说                         PCE-L30%     191     183      173     166
            明随着水化过程的进行，PCE-B、PCE-L2%分散的
            浆体均先向胀塑性流体转化，再向假塑性流体转变，                                通过对比实验可以看出，木质素改性的聚羧酸
            呈现出剪切稀化的现象，但 PCE-L30%分散的浆体                         减水剂 PCE-Ls 均具有优异的硬化混凝土抗压强度，
                                                               均满足国标要求，且性能与未改性聚羧酸减水剂基
            没有胀塑性流体转化的过程，直接向假塑性流体转
                                                               本一致，可满足实际施工要求。
            变。这是因为 PCE-B、PCE-L2%在剪切过程中水化
            层不断释放结合水，从而呈现剪切稀化的趋势。
                                                               3    结论
                 Bingham 模型拟合的塑性黏度与时间的关系见
            图 12。                                                 （1）以碱木质素 KL 和传统聚氧乙烯醚大单体
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