不同粘土矿物对常规和改性乙烯基醚基分散力影响的研究外文翻译资料

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水泥与混凝土研究60（2014）1-10

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水泥与混凝土研究

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不同粘土矿物对常规和改性乙烯基醚基分散力影响的研究

聚羧酸类高效减水剂

L. Lei, J. Plank ⁎

慕尼黑工业大学，建筑化工教席，85747 Garching，德国利希滕贝格大街4号

a r t i c l e i n f o

文章历史：

2013年12月10日收到

以订正表格收到2014年2月17日

2014年2月28日接受

于2014年3月29日在线可用

关键字：分散体（A）可加工性（A）外加剂（D）混凝土（E）粘土矿物

摘 要

研究了三种不同粘土矿物（蒙脱土，高岭石和白云母）对乙烯基醚基PCE高效减水剂分散力的影响。首先，由马来酸酐（MA），MA的单甲氧基聚（乙二醇）酯和4-羟基丁基乙烯基醚（HBVE）合成了常规的乙烯基醚PCE。另外，通过用酯中的羟烷基取代MPEG来制备不含PEG的PCE。接下来，三种不同的黏土矿物对水泥浆的流动性的影响

对PCE进行了调查。已发现，传统的PCE依次受到以下粘土的不利影响：蒙脱石≫高岭石N白云母。而不含PEG的PCE仅受到轻微影响。研究表明，传统的含PEG的PCE可以合理地耐受除Montmoril-

lonite.当蒙脱土作为污染物存在时，如此处所述，使用无PEG的PCE可以提供可行的缓解策略。

copy;2014 Elsevier Ltd.保留所有权利。

  1. 介绍

在1980年代，作为新一代混凝土外加剂的聚羧酸盐高效减水剂（PCE）的发明代表了混凝土外加剂历史上最重大的突破之一。但是，近来越来越多的现场用户报告说，在某些条件下，PCE对粘土杂质表现出很强的敏感性。最令人困惑的是，在某些情况下，粘土矿物对PCE分散力的负面影响非常明显，而在其他情况下，影响很小。显然，就其物理和化学性质的变化而言，不同类型的粘土矿物对PCE的性能表现出完全不同的影响。

粘土矿物是含水铝硅酸盐，其特征是晶体直径小于2mu;m。它们是层状硅酸盐，由层状结构构成，该层状结构由以Si为中心的四面体薄片与以Al为中心的八面体薄片交替构成。或者，它们可以由片状的以Si为中心的四面体与片状的以Mg为中心的八面体交替构成。八面体片材中三价阳离子（例如Al3 ）或二价阳离子（例如Mg2 ）的存在会导致片材中阳离子的占有率不同。对于二价阳离子，所有位点均被占据，而对于三价阳离子，仅三分之二被占据。粘土矿物在四面体和八面体薄片中都支持广泛的同构替代。最常见的是

author通讯作者。电话： 49 89 289 13151；传真： 49 89 289 13152

电子邮件地址：sekretariat@bauchemie.ch.tum.de （J.普兰克）。

四面体薄板中的Si4 为Al3 ，八面体薄板中的Al3 为Fe3 ，Fe2 或Mg2 。当同构取代表示阳离子具有不同的化合价时，该层将获得净电荷，该电荷必须由层间物质平衡。

可以根据四面体和八面体板组合成层的方式对粘​​土进行分类。四面体片始终通过未共享的氧顶点取代八面体层中的羟基而与八面体片键合。在八面体片材的一侧，三个（Si2O5）2minus;取代了两个羟基

单元。如果每个中只有一个四面体和一个八面体

层，则该粘土被称为1：1粘土或at-o粘土。另一种称为2：1黏土或t–o–t黏土，有两个四面体板，八面体板的每一侧都有一个。这些层通过氢键（例如高岭石，1：1的八面体粘土）或带电层与层间阳离子之间的静电力（例如伊利石，2：1的八面体粘土）保持在一起[1–3].在像蒙脱石这样的2：1粘土中层电荷较低的地方（每11个氧气0.2-0.5层间电荷，而伊利石为0.5-0.75）[4]，该夹层很大，可以容纳可变数量的水分子和不同种类的离子。由于相对湿度的变化，它很容易收缩和膨胀。

本工作中使用的粘土矿物为：高岭土，一种非膨胀的1：1二八面体粘土；白云母，一种非溶胀性的2：1八面体粘土，属于伊利石组；Na蒙脱石，一种膨胀的2：1八面体粘土，属于绿土。

显示在混凝土中作为污染物的主要粘土矿物的主要结构图。1.

http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconres.2014.02.009 0008-8846 /copy;2014 Elsevier Ltd.保留所有权利。

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图1.在Grim之后，主要的黏土矿物作为污染物出现在混凝土中的原理结构[5].

这项研究的目的是比较三种最常见的粘土矿物（蒙脱土，高岭土，白云母）对掺有聚羧酸盐（PCE）超增塑剂的水泥浆的影响。因此，试图了解结构不同（2：1和1：1）的溶胀和非溶胀粘土矿物对PCE的不同影响。此外，合成了两种类型的基于乙烯基醚的PCE，一种具有常规的聚乙二醇（PEG）侧链，另一种具有羟烷基侧基。对于这两种聚合物，通过XRD，吸附和Zeta电位测量评估了它们与这些不同粘土矿物相互作用的特定模式。希望从这项机理研究中获得对现场用户报告的含PCE的粘土的不同行为的解释。

  1. 实验性
    1. 用料
      1. 化学制品

4-羟基丁基乙烯基醚（N 99％纯度，购自德国斯坦海姆的Sigma-Aldrich CHEMIE），马来酸酐（N 99％，德国Hohenbrunn的Merck Schuchardt OHG），甲醇，乙醇，正丙醇（全部N 98％纯度，VWR International，德国达姆施塔特），羟甲烷亚磺酸钠（Rongalit C，N 98％纯度，Sigma-Aldrich），硫酸亚铁（N 98％纯度，VWR），2-巯基乙醇（N 99％纯度） ，Sigma-Aldrich，过氧化氢（30％水溶液，VWR）无需进一步纯化即可使用。

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      1. 水泥

本研究中使用的水泥是普通的波特兰水泥CEM I 52.5 N（来自德国Geseke工厂HeidelbergCement的“Milkereg;classic”）。通过定量粉末X射线衍射（Q-XRD）（包括Rietveld分析）确定的相组成显示在表格1.通过激光粒度分析法测定的平均粒径（d50值）为11.5mu;m。密度为3.153 g / cm3（氦比重瓶），布莱恩值为3537 cm2/ g。

      1. 黏土矿物

作为Na 蒙脱石，使用由德国莫斯堡（Moosburg）的罗克伍德（Rockwood）提供的，商品名为“ RXM 6020”的市售产品。该矿物是天然存在的钠膨润土，并按原样使用。发现其平均粒径（d50值）为0.9mu;m，BET值为38.33 m2/ g。蒙脱石样品的水分含量约为6 wt。％（由IR平衡确定）。

市售的高岭土，名为“ Chinafill 800”

使用了德国弗雷兴的Quarzwerke GmbH。发现平均粒径（d50值）为0.7mu;m，并且其BET值为9.78m2/ g。高岭土样品的水分含量约为0.6 wt。％（由IR平衡确定）。

Quarzwerke提供的名为“ MICA S”的白云母样品

使用德国Frechen的GmbH。发现平均粒度（d50值）为2.8mu;m，并且其BET值为2.60m2/ g。白云母样品的水分含量约为0.4 wt。％（由IR平衡确定）。

用X射线测定粘土样品的氧化物组成

荧光（XRF）显示在表2.

      1. 高效减水剂
        1. 马来酸单烷基酯单体的合成。为了制备改性的乙烯基醚PCE，需要马来酸酯单烷基酯单体。它们的合成如下进行。

将4.09 g（42 mmol）的马来酸酐和32 mmol的乙醇（1.48 g）或正丙醇（1.9 g）放入装有搅拌器和回流冷凝器的250 mL四口圆底烧瓶中，并加热在55°C下持续搅拌2小时。此后，将5g去离子水加入到烧瓶中，并将得到的〜45wt。％的马来酸单烷基酯溶液冷却至20℃。

        1. MA –马来酸单烷基酯– HBVE三元共聚物的合成。例如，描述了MA –马来酸单乙酯– HBVE三元共聚物的合成。通过底部阀鼓泡N2，在惰性气氛下，向装有上述制备的马来酸单乙酯水溶液的250mL四颈圆底烧瓶提供搅拌器，回流冷凝器和两个单独的入口。在整个反应时间内保持惰性气氛。〜7毫升的

表格1

CEM I 52.5 N样品的相组成，通过Q-XRD使用Rietveld re-

罚款。

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相

重量％

C3S, m

54.14

C2S, m

26.63

C3A, c

3.28

C3A, o

4.26

C4AF, o

2.45

游离石灰（法兰克）

0.10

过氧化物酶（MgO）

0.03

硬石膏

2.64

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