缓凝剂对改性磷铝酸盐水泥水化的作用机理
第３８卷第１期哈一尔一滨一工一程一大一学一学一报Ｖｏｌ．３８?．１２０１７年１月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｎ．２０１７
缓凝剂对改性磷铝酸盐水泥水化的作用机理
马聪１，高义２，周希圣２，范明星３，陈兵１（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２００２４０；２．上海建工集团总承包部，２０００８０；３．上海城建市政工程（集团）
有限公司，上海２０００６５）摘一要：与传统硅酸盐基油井水泥相比，改性磷铝酸盐水泥具有优秀的耐腐蚀特性，但其稠化时间不易控制，难以用于实际工程三以自制木质素磺酸钠接枝聚合物为试验用改性磷铝酸盐水泥缓凝剂，测试水泥浆掺入一定量缓凝剂的稠化时间，考察缓凝剂对水化放热的影响，借助ＸＲＤ分析不同龄期的水化产物，并以此分析缓凝剂对水泥水化的作用机理三结果表明：自制木质素磺酸钠接枝聚合物缓凝剂能显著延长改性磷铝酸盐水泥浆的稠化时间，且使浆体具有 直角稠化 特性；缓凝剂大幅降低早期水化放热量，进而抑制水泥的快速水化；基于各龄期的水化热分析，将缓凝剂的作用过程分为从起始作用到作用失效的六个阶段；缓凝剂的作用机制是其对浆体中Ｃａ２＋的 键合作用 及对熟料矿物和水化产物吸附作用的协同三
关键词：木质素磺酸基聚合物缓凝剂；改性磷铝酸盐水泥；水化进程；水化产物；作用机理ＤＯＩ：１０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１５０１０３９
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．ｕ．２０１６１２１２．１６３１．０２０．ｈｔｍｌ
中图分类号：ＴＵ５２８．０４２一文献标志码：Ａ一文章编号：１００６－７０４３（２０１７）０１－００４３－０５Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｅｔａｒｄｅｒｓｏｎｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ
ＭＡＣｏｎｇ１，ＧＡＯＹｉ２，ＺＨＯＵＸｉｓｈｅｎｇ２，ＦＡＮＭｉｎｇｘｉｎｇ３，ＣＨＥＮＢｉｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｏｃｅａｎ＆ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｅｎｅｒａｌＣｏｎｔｒａｃｔｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｈａｎｇｈａｉＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００８０，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｈａｎｇｈａｉＵｒｂａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ-ｉｎｇ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００６５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰｏｒｔｌａｎｄ-ｂａｓｅｄｏｉｌｗｅｌｌｃｅｍｅｎｔ，ｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ（ＭＰＡＣ）ｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇｔｉｍｅｏｆＭＰＡＣｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅｒｅｂｙｍａｋｉｎｇｉｔｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｕｓｅｉｎｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ-ｂａｓｅｄｃｏｐｏｌｙｍｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｅｌａｂｏｒａｔｏｒｙｗａｓｕｓｅｄａｓａｒｅｔａｒｄｅｒｔｏｅｘｔｅｎｄｔｈｅｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇｔｉｍｅｏｆＭＰＡＣｓｌｕｒｒｙ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｒｅｔａｒｄｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇｔｉｍｅｗａｓｔｅｓｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔｏｆＭＰＡＣｓｌｕｒｒｙｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｏｕｔｒｅｔａｒｄｅｒｗａｓａｌｓｏｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｄ-ｕｃｔｓｏｆＭＰＡＣｓｌｕｒｒｙｃａｎｂｅｃｏｎｆｉｒｍｅｄｂｙＸ-ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｒｅｔａｒｄｅｒｃａｎａｌｓｏｂｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｏｄｉｕｍｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ-ｂａｓｅｄｃｏｐｏｌｙｍｅｒｒｅｔａｒｄｅｒｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｅｘｔｅｎｄｔｈｅｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇｔｉｍｅ，ａｎｄｔｈｅｓｌｕｒｒｙｗｉｔｈｒｅｔａｒｄｅｒｅｘｈｉｂｉｔｓｒｉｇｈｔａｎｇｌｅｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｔａｒｄｅｒｃａｎｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｅａｒｌｙ-ｓｔａｇｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｈｅａｔ，ｔｈｅｒｅｂｙｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｈａｓｂｅｅｎｒｅｔａｒｄｅｄ．Ｔｈｅｒｅｔａｒｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｉｘｓｔａｇｅｓｆｒｏｍｂｅｇｉｎｎｉｎｇｔｏｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．ＴｈｅａｃｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｒｅｔａｒｄｅｒｉｓｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅＣａ２＋ｉｎｔｈｅｓｌｕｒｒｙａｎｄｔｈｅｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｌｉｎｋｅｒｍｉｎｅｒａｌａｎｄｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｎｏｓｕｌｆｏｎａｔｅ-ｂａｓｅｄｃｏｐｏｌｙｍｅｒｒｅｔａｒｄｅｒ；ｍｏｄｉｆｉｅｄｐｈｏｓｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ；ｈｙｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ；ｈｙ-ｄｒａｔｉｏｎｐｒｏｄｕｃｔｓ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎ收稿日期：２０１５－０１－２１．网络出版时间：２０１６－１２－１２．
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３７８３０９）．作者简介：马聪（１９８９－），男，博士研究生；高义（１９８６－），女，工程师．通信作者：马聪，Ｅ-ｍａｉｌ：ｍａｃｓｊｃｅ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．一一近年来，固井水泥环因ＣＯ２腐蚀而遭破坏的问题受到广泛关注，对此，国内外学者相继提出使用非硅酸盐基水泥进行固井［１］三郭辛阳［２］将一定量六偏磷酸钠掺入磷铝酸盐水泥制成的改性磷铝酸盐水泥具有早强二高强二耐腐蚀等突出优点，但水灰比为０．５的水泥净浆稠化时间仅为５ｍｉｎ，远不能满足工程需求三马聪等［３－５］对适用于改性磷铝酸盐水泥缓凝剂的优选二复配及合成进行了大量试验研究，发现木质素磺酸钠对改性磷铝酸盐水泥具有较好的缓凝作用，将木质素磺酸钠与衣康酸二２－丙烯酰胺基－２－甲基丙烯酸（ＡＭＰＳ）接枝聚合后得到的木质素磺酸基聚合物具有更强的缓凝作用，但对缓凝剂在改性磷铝酸盐水泥中作用机理的研究并未有涉及三
苏志忠等［６］研究了普通硅酸盐水泥掺入聚羧
酸系减水剂后水化热二电导率的变化，以此探讨减水剂的作用机理三彭家惠等［７］借水化热分析二液相离子浓度分析及ＸＰＳ分析研究了不同缓凝剂对建筑石膏的作用机理三可见，对缓凝剂作用机理的研究万方数据