Page 225 - 《精细化工》2020年第2期

第 11 期 屈浩杰，等: 改性甘蔗渣缓凝剂的性能及机理分析 ·427·

等有毒有害溶剂，不符合清洁生产要求。陈然 [17] 用 仪，瑞典 Thermometric AB 仪器公司；Ultimate Ⅳ
甘蔗渣黑液为原料，采用物理复配以及胺化反应制 型 X 射线衍射仪，日本理学公司；SU8010 型冷场
备了砂浆外加剂，其效果优于市售产品，但物理复 发射扫描电子显微镜，日本日立公司；NETZSCH
配需要其他原料协同作用才能达到预期效果，且胺 STA449F3 型同步热分析仪，德国 Netzsch 公司。
化需要用甲醛或乙二胺等有刺激气味甚至致癌的原 1.2 改性甘蔗渣缓凝剂（MBR）的合成
料。因此，如何用甘蔗渣进一步改性制备混凝土外 1.2.1 预处理
加剂仍有较大的研究意义及实用价值。 将 20.0 g 甘蔗渣用 60.0 g 亚氯酸钠和 60 mL 水
作者拟采用亚氯酸钠对甘蔗渣进行预处理，去 在 160 ℃高温下进行预处理，抽滤得到滤饼，并将
除木质素和部分半纤维素，而后利用复合酸对甘蔗 滤饼用去离子水反复清洗，去除多余的亚氯酸钠，
渣进行水解，其间添加杂多酸作为催化剂，水解甘 冲洗后的滤饼颜色为白色，而后将滤饼放置烘箱
蔗渣中纤维素和半纤维素。与市场占有率较高的传 75 ℃干燥 12 h，烘干后打碎磨粉，并用 80 目的过
统缓凝剂葡萄糖酸钠（SG）进行对比，进行宏观性 滤网过滤，其中 m(亚氯酸钠)∶m(甘蔗渣)=3∶1。
能测试以及微观机理表征，深入探究改性甘蔗渣缓 1.2.2 酸催化
凝剂（MBR）抑制水泥水化的缓凝作用机理。 向事先配制的复合酸（由 2.0 g 磷酸、3.0 g 硫
酸和 2.0 g 草酸组成）中加入 1.1 g 质量分数 90%磷
1 实验部分
钨酸，然后与预处理的 10.0 g 甘蔗渣粉末搅拌均匀
1.1 试剂与仪器 后放入烧瓶中进行反应，其中磷钨酸作为催化剂。
甘蔗渣，广西南宁博冠农业开发有限公司；SG， 在 75 ℃的水浴锅加热下反应 4 h，其中 m(甘蔗渣)∶
山东凯翔生物科技股份有限公司；磷酸、磷钨酸、 m(磷酸)∶m(硫酸)∶m(草酸)∶m(磷钨酸)=10∶2∶
亚氯酸钠、硫酸和草酸，AR，国药集团化学试剂有 3∶2∶1。最终得到的改性甘蔗渣缓凝剂为棕色黏稠
限公司；聚羧酸减水剂 M18，江苏奥莱特新材料股 状澄清液体，总收率为 75%~81%。
份有限公司；基准水泥（P·Ⅰ42.5），中国联合水泥 MBR 的反应路线如下所示：
集团有限公司子公司曲阜中联水泥有限公司；中联
水泥（P·O 42.5），南京中联水泥有限公司；海螺水
泥（P·O 42.5），南京海螺水泥有限公司；小野田水
泥（P·Ⅱ52.5），江南-小野田水泥有限公司；鹤林水

泥（P·O 42.5），江苏鹤林水泥有限公司；续级配 5~

25 mm，混凝土配合比及不同水泥的化学组成见表 1 1.3 测试方法
和 2。 FTIR 测试：采用溴化钾压片法对甘蔗渣改性前
后（烘干）的样品进行测试，扫描范围 4000~400
表 1 混凝土的配合比 –1
Table 1 Mixture proportion of concrete cm ；水泥水化热的测定：先将 MBR 和 SG 溶于水
中，配制成溶液。按照设定的水灰比 0.5，将溶液与
3
用量/(kg/m )
等级 水泥混合均匀，其中缓凝剂的掺量为胶凝材料质量
水泥 砂 石 水 M18
的 0.03%，将制备好的样品置于安瓿瓶中，用吊钩
C30 360 810 1030 162 3.6
将安瓿瓶置于量热仪中开始测量，测量的总龄期为
表 2 水泥的化学组成 3 d。XRD、DTG 和 SEM 测试：按照水灰比为 0.5，
Table 2 Chemical composition of cement 缓凝剂掺量为胶凝材料质量的 0.03%制备样品，制

质量分数/% 备结束后将样品放置养护室进行养护。硬化水泥浆

SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO MgO SO 3
体在预定养护龄期（12 h、1 和 3 d）后，在乙醇中
基准 21.98 4.47 3.55 64.45 2.40 2.45
将试块破碎成小块来终止水化。而后，将水泥试块
中联 22.12 4.78 3.30 63.94 2.05 2.52
烘干，采用玛瑙将样品研磨成小于 80 μm 的粉末，
鹤林 21.56 5.90 3.18 62.86 1.80 2.05
进行 XRD 和 DTG 测试（测试的各个样品质量相
海螺 21.31 5.01 2.92 62.69 1.13 1.54
同）。选择 3~10 mm 的块状样品切片镀金进行 SEM
小野田 21.41 4.39 2.97 64.73 0.89 2.16
分析。在 DTG 曲线中，氢氧化钙的分解峰出现在 420~
[18]
Bruker TENSOR-27 型傅里叶变换红外光谱仪， 460 ℃之间，根据式（1）计算氢氧化钙含量（x） ：
德国 Bruker 公司；TAM Air 八通道热导式等温量热 x /% WM  / M （1）
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