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随着混凝土技术的不断向前发展,绿色、高性能成为了现代混凝土发展的主要趋势。由于混凝土工程量的不断增加,原材料的供应出现了很大问题,集中的表现就是砂石资源变得紧张,质量在不断下降,机制砂品质不良、含粉量过高,天然砂含泥量高等都是聚羧酸系减水剂在推广和应用过程中所面临的问题。本研究在聚羧酸系减水剂的分子结构设计中引入阳离子单体,同时进行针对性的分子结构设计,合成一种具有抗泥作用的两性聚羧酸系减水剂,使得品质较差的砂石原材料更好的应用在现代混凝土工程中,进而在一定程度上缓解紧张的混凝土砂石资源危机。两性聚羧酸系减水剂的合成实验中选用异戊二烯基聚氧乙烯基醚大单体(TPEG)为主要原料,采用自由基聚合的合成方法,选取1mol大单体的相对配比量,利用BBD响应曲面进行试验设计,研究丙烯酸(AA)、丙烯酸-α羟乙酯(HEA)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)的配比量对两性聚羧酸系减水剂性能的影响。结果表明:丙烯酸(AA)、丙烯酸-α羟乙酯(HEA)的配比量对合成的两性聚羧酸系减水剂性能有非常显著的影响,在该合成条件下的最优配比组合方案为3.93mol丙烯酸(AA),2.00mol丙烯酸-α羟乙酯(HEA),0.26mol二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)以及1mol异戊二烯基聚氧乙烯基醚大单体(TPEG)。混凝土性能的影响实验主要对含粉量为10%的机制砂混凝土和含泥量为7.2%的天然砂混凝土进行了研究。结果表明:掺加两性聚羧酸系减水剂的机制砂混凝土的坍落度最大为220mm,扩展度最大为510mm,天然砂混凝土的坍落度最高为230mm,扩展度最大为580mm,远好于掺加普通聚羧酸系减水剂。掺加两性聚羧酸系减水剂的混凝土7天抗压强度值较低,C30混凝土最低为27.6MPa,28天强度增长明显,C30混凝土最大为43.6MPa。掺加两性聚羧酸系减水剂的混凝土的氯离子扩散系数C30天然砂混凝土最低为4.37×10-8cm2s,C30机制砂混凝土最低为22.33×10-8cm2s,要低于普通聚羧酸系减水剂。分子结构表征主要采用的是红外吸收光谱和凝胶色谱分析方法。结果表明:两性聚羧酸系减水剂的分子结构中主要的官能团包括胺基、羟基、羧酸基团、酯基、聚氧乙烯基等基团。凝胶色谱分析方法得出的结果表明两性聚羧酸系减水剂的平均分子量基本上都达到50000以上,分散性系数为1.2以上。作用机理分析和研究中,对其作用的机理进行了分析,提出两性聚羧酸系减水剂除了和传统的聚羧酸系减水剂有一样的作用机理外,同时还有可以抑制粘土吸收膨胀、提高空间位阻作用和大分子水解。并且通过Zeta电位测试、水化热实验、不同含泥量的水泥净浆流动度实验、电镜扫描实验进行了验证。