关键词:
NO2-LDH
高效减水剂
侵蚀性离子
离子交换吸附
摘要:
亚硝酸根插层类水滑石(NO2-LDH)基于离子交换吸附特性而具有固化氯离子、硫酸根离子、碳酸(氢)根离子等阴离子功能。以NO2-LDH为阻锈剂、抗硫酸侵蚀剂改善钢筋混凝土结构耐久性已成为研究热点。同时,萘磺酸盐类和聚羧酸盐类高效减水剂作为混凝土工程应用最广泛的阴离子型化学外加剂,理论上存在与NO2-LDH之间发生离子交换吸附的可能性,进而会影响其吸附分散效果。研究NO2-LDH与常见侵蚀性离子及高效减水剂之间的交换吸附行为,旨在综合评价NO2-LDH对混凝土性能的潜在影响规律,为其推广应用提供理论与技术支撑。
本文采用焙烧还原法和水化合成法制备了NO2-Mg/Al-LDH和NO2-Ca/Al-LDH。首先,研究了两种NO2-LDH的制备工艺,并表征了NO2-LDH的结构参数。其次,研究了NO2-LDH对氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子的交换吸附性能。最后,研究了NO2-LDH对掺高效减水剂砂浆强度和净浆流动性的影响规律,并结合离子交换吸附特性,深入分析了NO2-LDH对高效减水剂吸附分散效果的影响机理。本研究得出的主要研究结论如下:
(1)以500℃煅烧4h的碳酸根型镁铝水滑石为前驱体,亚硝酸钠为离子插层剂,通过焙烧还原法成功制备了NO2-Mg/Al-LDH,与原CO3-LDH相比,NO2-Mg/Al-LDH层间距变小;以铝酸盐水泥为基础材料,亚硝酸钙为离子插层剂,且当铝酸盐水泥与亚硝酸钙质量比为9:5、水灰比为6:1、养护温度为40℃时,可以制备出NO2-Ca/Al-LDH(NO2-AFm)。
(2)NO2-Mg/Al-LDH或NO2-Ca/Al-LDH均与氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子发生了交换吸附,且阴离子交换能力由强到弱的顺序为SO42->HCO3->Cl-,等温吸附特性更符合Langmuir吸附模型,吸附动力学遵循准二级动力学模型。
(3)NO2-Mg/Al-LDH或NO2-Ca/Al-LDH均与萘系高效减水剂、聚羧酸盐高效减水剂中的阴离子发生了交换吸附,降低减水剂的吸附分散效果,导致掺减水剂水泥净浆初始流动度和流动度经时损失增大;NO2-Ca/Al-LDH与减水剂的离子交换能力强于NO2-Mg/Al-LDH,对减水剂的吸附分散效果影响更大;相比于聚羧酸高效减水剂,萘系高效减水剂与上述两种NO2-LDH的离子交换能力更强,其净浆流动度损失更大;两种NO2-LDH对掺减水剂砂浆的抗压、抗折强度基本无影响。