.930 北京科技大学学报 第35卷 量时会使水胶比很低的混凝土保持很好的流动性. 用净浆流动度、（电位、总有机碳(TOC)、红外光 但是，聚羧酸减水剂与水泥或掺合料之间存在不相 谱等实验，研究氧化铁含量对不同结构聚羧酸盐减 适应性问题，这一问题影响着实际工程对聚羧酸减 水剂吸附性能的影响，并探讨氧化铁影响聚羧酸减 水剂的应用，因此受到材料科学研究人员的高度重 水剂对水泥分散性能的机理 视1-.聚羧酸减水剂对不同硫酸盐含量和碱含量 的水泥，会表现出不同的作用效果B-6,尤其当水 1原材料和实验方法 泥、矿物掺合材料中存在硫酸盐时，聚羧酸减水剂 1.1原材料 的相容性问题就显得尤为突出.Yamada等7-)将这 实验所用材料为：北京水泥厂生产金隅 种“不相容性”描述为：聚羧酸盐的吸附受到胶凝 P.042.5水泥：Ⅱ级粉煤灰，烧失量3.82%（质量分 材料中硫酸根离子的影响，吸附量随着硫酸根离子 数)，需水质量比102.3%，细度19.4%(0.045mm: 量的增加而减少，因而导致了一种“竞争吸附”.对 重庆高氧化铁粉煤灰，烧失量12.4%（质量分数）， 硫酸盐与聚羧酸减水剂的这种不适应性已有一些学 需水量比109.8%，细度8.4%(0.045mm):西卡 者进行了研究6-10，并提出了一些解决方法，但对 SikaViscocrete-225P高性能超塑化剂：北京中砼冠 氧化铁含量高的粉煤灰对聚羧酸减水剂吸附方面的 疆新航建材有限公司生产的酯类、醚类聚羧酸减水 研究还未见报道 剂，质量分数均为14%：氧化铁（分析纯）：硫化钠 由于减水剂对水泥混凝土分散性能的影响主 (分析纯)等.实验用水泥主要性能如表1所示，两 要是通过改变浆体的流变性能来起作用的，本文采 种粉煤灰的主要成分如表2所示. 表1水泥的主要性能 Table 1 Main properties of cement 凝结时间/min 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 初凝终凝 细度/%(0.080m筛余) 标准稠度用水量（质量分数）/% 3d 28d 3d 28d 143 214 25.6 51.3 6.2 8.6 3.0 27.7 表2两种粉煤灰的主要化学成分（质量分数） Table 2 Chemical components of two types of fly ash % 类型 C SiO2 Fe203 A1203 CaO MgO S03 f-CaO C1- 总量 高氧化铁粉煤灰 12.40 30.97 20.55 22.70 3.76 1.46 5.43 0.98 0.012 97.25 Ⅱ级粉煤灰 3.82 54.88 4.28 32.12 1.93 1.45 1.46 99.94 1.2实验方法 红外光谱实验用Thermo Nicolet公司出品的 水泥净浆流动度按照GB8077一2000《混凝土 NEXUS670型FT-R仪器，采用KBr压片法.1号 外加剂匀质性实验方法》进行测试.在Ⅱ级粉煤灰 样为20g质量分数为3%的醚类聚羧酸减水剂：10 中摻入氧化铁，来研究氧化铁含量对不同分子结构 号样为粉煤灰（内摻质量分数为15%的氧化铁）10 聚羧酸减水剂净浆流动度的影响 g+醚类聚羧酸减水剂20g:13号样为粉煤灰（内 (电位测定所用的仪器为：JS94H型微电泳 掺质量分数为15%的氧化铁)10g+硫化钠10g+ 仪（上海中晨数字技术设备有限公司）.浆体由粉煤 醚类聚羧酸减水剂20g.将三种样品制成浆体静置 灰+氧化铁、外加剂和水三者组成，其质量比为 3min,以转速3500rmin-1离心分离5minm取下部 300:3.9:87. 的固体搅拌均匀后烘干，制样进行实验 有机碳吸附量的测定所用的仪器为：美国ON- 2实验结果与讨论 ICS公司生产的TOC分析仪.称取10g混合 粉末（粉煤灰+氧化铁）加入到20mL质量分数 2.1粉煤灰中氧化铁含量对粉煤灰-水泥净浆流 为0.2%的醚类减水剂中，搅拌3min后再静置5 动度的影响 min使其达到吸附平衡后，用离心机（转速为3500 有研究表明，高铁粉煤灰颗粒表面比较粗糙， rmin-1)离心分离10min,取上层清液再次离心后 且部分颗粒表面能观察到有规则形状的赤铁矿和磁 加入去离子水稀释，并测定滤液中有机碳的含量. 铁矿结晶刂.本次实验分别测定高氧化铁粉煤灰-· 930 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 量时会使水胶比很低的混凝土保持很好的流动性. 但是，聚羧酸减水剂与水泥或掺合料之间存在不相 适应性问题，这一问题影响着实际工程对聚羧酸减 水剂的应用，因此受到材料科学研究人员的高度重 视[1−2] . 聚羧酸减水剂对不同硫酸盐含量和碱含量 的水泥，会表现出不同的作用效果[3−6]，尤其当水 泥、矿物掺合材料中存在硫酸盐时，聚羧酸减水剂 的相容性问题就显得尤为突出. Yamada 等[7−8] 将这 种 “不相容性” 描述为：聚羧酸盐的吸附受到胶凝 材料中硫酸根离子的影响，吸附量随着硫酸根离子 量的增加而减少，因而导致了一种 “竞争吸附”. 对 硫酸盐与聚羧酸减水剂的这种不适应性已有一些学 者进行了研究[6−10]，并提出了一些解决方法，但对 氧化铁含量高的粉煤灰对聚羧酸减水剂吸附方面的 研究还未见报道. 由于减水剂对水泥混凝土分散性能的影响主 要是通过改变浆体的流变性能来起作用的，本文采 用净浆流动度、ζ 电位、总有机碳 (TOC)、红外光 谱等实验，研究氧化铁含量对不同结构聚羧酸盐减 水剂吸附性能的影响，并探讨氧化铁影响聚羧酸减 水剂对水泥分散性能的机理. 1 原材料和实验方法 1.1 原材料 实 验 所 用 材 料 为 ： 北 京 水 泥 厂 生 产 金 隅 P.O42.5 水泥；Ⅱ级粉煤灰，烧失量 3.82% (质量分 数)，需水质量比 102.3%，细度 19.4% (0.045 mm)； 重庆高氧化铁粉煤灰，烧失量 12.4% (质量分数)， 需水量比 109.8%，细度 8.4% (0.045 mm)； 西卡 SikaViscocrete-225P 高性能超塑化剂；北京中砼冠 疆新航建材有限公司生产的酯类、醚类聚羧酸减水 剂，质量分数均为 14%；氧化铁 (分析纯)；硫化钠 (分析纯) 等. 实验用水泥主要性能如表 1 所示，两 种粉煤灰的主要成分如表 2 所示. 表 1 水泥的主要性能 Table 1 Main properties of cement 凝结时间/min 抗压强度/MPa 抗折强度/MPa 细度/% (0.080 µm 筛余) 标准稠度用水量 (质量分数)/% 初凝 终凝 3 d 28 d 3 d 28 d 143 214 25.6 51.3 6.2 8.6 3.0 27.7 表 2 两种粉煤灰的主要化学成分 (质量分数) Table 2 Chemical components of two types of fly ash % 类型 C SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 f-CaO Cl− 总量 高氧化铁粉煤灰 12.40 30.97 20.55 22.70 3.76 1.46 5.43 0.98 0.012 97.25 Ⅱ级粉煤灰 3.82 54.88 4.28 32.12 1.93 1.45 1.46 — — 99.94 1.2 实验方法 水泥净浆流动度按照 GB 8077—2000《混凝土 外加剂匀质性实验方法》进行测试. 在Ⅱ级粉煤灰 中掺入氧化铁，来研究氧化铁含量对不同分子结构 聚羧酸减水剂净浆流动度的影响. ζ 电位测定所用的仪器为：JS94H 型微电泳 仪 (上海中晨数字技术设备有限公司). 浆体由粉煤 灰 + 氧化铁、外加剂和水三者组成，其质量比为 300:3.9:87. 有机碳吸附量的测定所用的仪器为：美国 ION￾ICS 公司生产的 TOC 分析仪. 称取 10 g 混合 粉末 (粉煤灰 + 氧化铁) 加入到 20 mL 质量分数 为 0.2%的醚类减水剂中，搅拌 3 min 后再静置 5 min 使其达到吸附平衡后，用离心机 (转速为 3500 r·min−1 ) 离心分离 10 min，取上层清液再次离心后 加入去离子水稀释，并测定滤液中有机碳的含量. 红外光谱实验用 Thermo Nicolet 公司出品的 NEXUS 670 型 FT-IR 仪器，采用 KBr 压片法. 1 号 样为 20 g 质量分数为 3%的醚类聚羧酸减水剂；10 号样为粉煤灰 (内掺质量分数为 15%的氧化铁) 10 g+ 醚类聚羧酸减水剂 20 g；13 号样为粉煤灰 (内 掺质量分数为 15%的氧化铁) 10 g+ 硫化钠 10 g+ 醚类聚羧酸减水剂 20 g. 将三种样品制成浆体静置 3 min，以转速 3500 r·min−1 离心分离 5 min 取下部 的固体搅拌均匀后烘干，制样进行实验. 2 实验结果与讨论 2.1 粉煤灰中氧化铁含量对粉煤灰–水泥净浆流 动度的影响 有研究表明，高铁粉煤灰颗粒表面比较粗糙， 且部分颗粒表面能观察到有规则形状的赤铁矿和磁 铁矿结晶[11] . 本次实验分别测定高氧化铁粉煤灰–