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研究生: 方超倫
論文名稱: 兩性共聚物與磺酸系強塑劑相容性之研究
指導教授: 許貫中
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 105
中文關鍵詞: 共聚物合成混凝土工作性
論文種類: 學術論文
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  • 摘 要
    磺酸系強塑劑添加入混凝土後常會有坍度損失的現象,因此如何改善此現象便成為一重要的研究課題。本研究合成二種共聚物PDA和PDAM作為混凝土的化學摻料。首先利用馬來酸酐和N,N-二甲基-1,3-丙二胺合成CDPA,再和氯醋酸鈉反應合成單體DAE,再和丙烯醯胺聚合得到PDA。另外由2-丙烯醯胺-2-甲基丙烷磺酸 ( AMPSA )、甲基丙烯酸 ( MAA ) 與DAE聚合得到PDAM。以FT-IR與1H-NMR確認合成之DAE及PDA、PDAM結構;利用GPC測定共聚物的分子量。
    探討磺酸系強塑劑 (STF, M931) 與PDA及PDAM在不同比例混合下對水泥漿的流動性與混凝土的工作性的影響。研究結果顯示, PDAM5 (AMPSA : MAA : DAE = 5 : 5 : 1,Mw = 5.7 × 104) 會使水泥漿有最佳之初始坍度與坍度維持,其飽和劑量為0.8%。此外PDAM3與STF, M931混合時皆有相容性,當藥劑中PDAM3比例越高,水泥漿的初始流動性越佳且坍度損失也越少。以20% PDAM3取代STF添加於混凝土中,需要較低的劑量,便可使混凝土有同樣的混凝土工作性。

    目錄 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 2 第二章 文獻回顧 3 2-1 添加強塑劑之目的 3 2-2 強塑劑之種類 7 2-3 強塑劑之分散機制 9 1. 靜電排斥 10 2. 立體障礙 11 3. 耗乏影響 12 2-4 強塑劑之吸附行為 14 1. 物理吸附 14 2. 化學吸附 15 2-5影響混凝土工作性及維持性之因素 19 2-6 相關文獻彙集 21 第三章 實驗部份 23 3-1 實驗流程 23 3-2 實驗計畫 23 3-3 實驗材料 24 3-4 實驗儀器 31 3-5 實驗方法 32 3-5-1 CDPA之合成 32 3-5-2單體DAE之合成 33 3-5-3 PDA之合成 34 3-5-4 PDAM之合成 35 3-6 量測與分析 37 1. 固含量測定 37 2. pH值測定 37 3. 凝膠滲透層析 (GPC) 分析 37 4. 紅外光 (IR) 光譜分析 38 5. 核磁共振 (NMR) 光譜分析 38 6. 產率測試 38 7. 水泥漿體拌製 38 8. 水泥漿體迷你坍度與坍度性維持測量 39 9. 水泥漿凝結時間測試 39 10. 水泥砂漿流度試驗 39 11. 水泥砂漿抗壓強度試驗 40 12. 混凝土拌製 40 13. 混凝土抗壓強度試驗 41 第四章 結果與討論 42 4-1 化學掺料基本性質分析 42 4-1-1 CDPA之結構鑑定 47 4-1-2 單體DAE之結構鑑定 49 4-1-3 PDA之結構鑑定 50 4-1-4 PDAM之結構鑑定 53 4-1-5 化學摻料之分子量 56 4-2 PDA對水泥漿流動性之影響 60 4-3 PDAM對水泥漿流動性之影響 68 4-4 PDA對水泥砂漿流動性之影響 80 4-5 PDAM3對水泥砂漿流動性之影響 90 4-6 化學掺料對水泥漿凝結時間之影響 94 4-7 化學掺料劑量對水泥砂漿抗壓強度之影響 96 4-8 化學掺料對混凝土性質之影響 98 第五章 結論 103 第六章 參考資料 105 圖目錄 圖2-1-1強塑劑對於混凝土性質的影響 4 圖2-1-2 添加不同SNF與PCA比例的混凝土之坍度維持 5 圖2-1-3 添加不同MLS與PCA比例的混凝土之坍度維持 5 圖2-1-4 添加MA-co-AA與SNF混合摻料的水泥漿之迷你坍度 6 圖2-1-5 添加MA-co-AA與SNF混合摻料的水泥漿之坍度損失 7 圖2-2-1 MLS之結構式 7 圖2-2-2 SNF之結構式 8 圖2-2-3 SMF之結構式 8 圖2-2-4 PCA之結構式 9 圖2-3-1 強塑劑對水泥漿體分散性的影響 10 圖2-3-2 水泥顆粒絮凝與束縛水 10 圖2-3-3 粒子間距離與位能之關係圖 11 圖2-3-4 具長側鏈的強塑劑吸附於水泥顆粒表面,產生立體障礙的示意圖 12 圖2-3-5 吸附與未吸附高分子對粒子的影響 13 圖2-4-1 SNF與PCA吸附機理比較 16 圖2-4-2 強塑劑吸附於水泥粒子之物理及化學效應 18 圖3-1-1 實驗流程圖 24 圖3-3-1 混合細骨材與規範限制的範圍 29 圖3-3-2 粒料與規範限制的範圍 30 圖3-5-1 反應裝置圖 32 圖3-5-2 CDPA之合成 33 圖3-5-3 DAE之合成 34 圖3-5-4 PDA之合成 35 圖3-5-4 PDAM之合成 36 圖3-6-1迷你坍度錐示意圖 39 圖4-1-1 STF之FT-IR光譜圖 43 圖4-1-2 HPC1000之FT-IR光譜圖 44 圖4-1-3 M931之FT-IR光譜圖 44 圖4-1-4 MTPC之FT-IR光譜圖 45 圖4-1-5 文獻之MLS和SNF之IR光譜圖 45 圖4-1-6 CDPA之FT-IR光譜圖 47 圖4-1-7 CDPA之1H-NMR光譜圖 48 圖4-1-8 DAE之FT-IR光譜圖 49 圖4-1-9 DAE之1H-NMR光譜圖 50 圖4-1-10 PDA之FT-IR光譜圖 51 圖4-1-11 PDA之1H-NMR光譜圖 51 圖4-1-12 PDAM之FT-IR光譜圖 54 圖4-1-13 PDAM之1H-NMR光譜圖 54 圖4-1-14 GPC之分子量檢量線 56 圖4-1-15 PDA之分子量分佈圖 57 圖4-1-16 各種PDAM之分子量分佈圖 57 圖4-1-17 STF之分子量分佈圖 58 圖4-1-18 HPC1000之分子量分佈圖 58 圖4-1-19 M931之分子量分佈圖 59 圖4-1-20 MTPC之分子量分佈圖 59 圖4-2-1 添加STF, PDA及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 64 圖4-2-2 添加STF, PDA及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 64 圖4-2-3 添加HPC1000, PDA及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 65 圖4-2-4 添加HPC1000, PDA及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 65 圖4-2-5 添加M931, PDA及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 66 圖4-2-6 添加M931, PDA及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 66 圖4-2-7 添加MTPC, PDA及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 67 圖4-2-8 添加MTPC, PDA及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 67 圖4-3-1 添加PDAM的水泥漿之初始迷你坍度 69 圖4-3-2 添加PDAM的水泥漿之晚期迷你坍度 69 圖4-3-3 添加STF, PDAM1及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 71 圖4-3-4 添加STF, PDAM1及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 71 圖4-3-5 添加STF, PDAM3及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 74 圖4-3-6 添加STF, PDAM3及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 74 圖4-3-7 添加M931, PDAM3及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 75 圖4-3-8 添加M931, PDAM3及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 75 圖4-3-9 添加STF, PDAM5及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 77 圖4-3-10 添加STF, PDAM5及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 77 圖4-3-11 添加STF, PDAM10及兩者混合的水泥漿之初始迷你坍度 79 圖4-3-12 添加STF, PDAM10及兩者混合的水泥漿之晚期迷你坍度 79 圖4-4-1 添加STF, PDA及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 84 圖4-4-2 添加STF, PDA及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 84 圖4-4-3 添加HPC1000, PDA及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 85 圖4-4-4 添加HPC1000, PDA及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 85 圖4-4-5 添加M931, PDA及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 86 圖4-4-6 添加M931, PDA及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 86 圖4-4-7 添加MTPC, PDA及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 87 圖4-4-8 添加MTPC, PDA及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 87 圖4-4-9 添加STF, PDA及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 88 圖4-4-10 添加STF, PDA及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 88 圖4-4-11 添加M931, PDA及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 89 圖4-4-12 添加M931, PDA及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 89 圖4-5-1 添加STF, PDAM3及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 92 圖4-5-2 添加STF, PDAM3及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 92 圖4-5-3 添加M931, PDAM3及兩者混合的水泥砂漿之初始流度 93 圖4-5-4 添加M931, PDAM3及兩者混合的水泥砂漿之晚期流度 93 圖4-6-1 添加SNF, PDA及兩者混合之凝結時間圖 95 圖4-6-2 添加MLS, PDA及兩者混合之凝結時間圖 95 圖4-6-3 添加STF, M931, PDAM3及兩者混合之凝結時間圖 95 圖4-7-1 化學掺料劑量對水泥砂漿抗壓強度的影響 97 圖4-7-2 化學掺料劑量對水泥砂漿抗壓強度的影響 97 圖4-8-1 添加STF在W/B = 0.38之混凝土坍流度 (0, 60 min, SP/C = 0.72wt%) 101 圖4-8-2 添加PDAM3在W/B = 0.38之混凝土坍流度 (0, 60 min, SP/C = 0.36wt%) 101 圖4-8-3 添加STF : PDAM3 (8 : 2) 在W/B = 0.38之混凝土坍流度 (0, 60 min, SP/C = 0.54wt%) 101 圖4-8-4 添加STF在W/B = 0.485之混凝土坍流度 (0, 60 min, SP/C = 0.72wt%) 102 圖4-8-5 添加PDAM3在W/B = 0.485之混凝土坍流度 (0, 60 min, SP/C = 0.36wt%) 102 圖4-8-6 添加STF : PDAM3 (8 : 2) 在W/B = 0.485之混凝土坍流度 (0, 60 min, SP/C = 0.54wt%) 102 表目錄 表2-1-1 SNF與MA-co-AA以不同比例混合之藥劑 6 表2-6-1 相關文獻彙集 21 表3-3-1 水泥的性質 26 表3-3-2 飛灰的性質 27 表3-3-3 爐石的性質 28 表3-3-4 細骨材的性質 29 表3-3-5 粗骨材的性質 29 表3-3-5 粗骨材的性質 30 表3-6-1 混凝土組成配比 (W/B = 0.38) 41 表3-6-2 混凝土組成配比 (W/B = 0.485) 41 表4-1-1 化學掺料的基本性質 42 表4-1-2 SNF官能基之IR比較 46 表4-1-3 MLS官能基之IR比較 46 表4-1-4 PDA合成條件與性質 52 表4-1-5 PDAM合成條件與性質 55 表4-2-1 添加混合掺料 (8 : 2及6 : 4) 對水泥漿體 (W/C = 0.3) 迷你坍度的影響 63 表4-2-2 添加混合掺料 (8 : 2及6 : 4) 對水泥漿體 (W/C = 0.6、0.3) 迷你坍度的影響 63 表4-3-1 添加混合掺料 (8 : 2及6 : 4) 對水泥漿體 (W/C = 0.3、0.6) 迷你坍度的影響 73 表4-4-1 添加混合掺料 (8 : 2及6 : 4) 對水泥砂漿 (W/C = 0.485) 流度的影響 83 表4-4-2 添加混合掺料 (8 : 2及6 : 4) 對水泥砂漿 (W/C = 0.485) 流度的影響 83 表4-4-3 添加混合掺料 (8 : 2) 對水泥砂漿 (W/C = 0.42) 流度的影響 83 表4-5-1 添加混合掺料 (8 : 2及6 : 4) 對水泥砂漿 (W/C = 0.485) 流度的影響 91 表4-8-1 聚合物對混凝土坍度及抗壓強度的影響 100

    第六章 參考資料
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