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水泥水化是水泥由松散的粉体变为坚实固体中重要一环。水化过程的改变显著影响水泥混凝土的宏观性能。化学外加剂已成为现代混凝土中重要组分,其加入会对水泥水化进程产生显著影响。因此深入了解不同化学外加剂对水泥水化的影响及机理十分必要。有机化学外加剂与水泥之间的相互作用与化学外加剂分子所带官能团直接相关。因此本文探讨带有不同官能团的有机小分子、水溶性聚合物及聚合物乳液对水泥水化的影响及其机理。论文采用等温量热仪测试不同外加剂对水泥水化的影响,采用差减法测试了有机外加剂对水泥颗粒表面的吸附规律,采用原位在线XRD,钙离子电极,激光共聚焦显微镜等设备探讨其水泥水化影响机理。研究发现有机小分子在不同官能团与不同分子结构时对水泥水化产生不同的影响,带有磷酸基的有机小分子会显著抑制水泥水化。醇胺分子对水泥凝结硬化产生显著影响的本质原因在于其对水泥铝相反应与硅相反应的不同影响,其可以显著促进铝相反应,同时抑制硅相反应,三乙醇胺的效果要强于二乙醇单异丙醇胺。对于羧酸类水溶性高聚合物,在等官能团摩尔掺量下,其抑制水泥水化的作用显著强于相同官能团的有机小分子。研究发现聚合物与液相离子之间的络合作用不会影响水泥水化。羧酸聚合物会吸附在水泥颗粒表面,通过影响水化产物的成核生长过程来抑制水泥水化进程。对于水分散聚合物,研究发现表面带有羧基,磺酸基,阳离子与聚氧乙烯(PEO)毛梳层的四种官能团聚合物乳液的加入均能抑制水泥水化过程,其中带有羧基与磺酸基乳液显著抑制水泥水化,阳离子乳液的抑制作用最弱。不同乳液对水泥水化的抑制作用均来自于其抑制C-S-H的成核生长过程。通过在含羧基乳液中加入硝酸钙与硅酸钠溶液,在乳液颗粒表面生成C-S-H,乳液粒子成为成核位点,进而可以极大的促进水泥水化进程,为有机无机水泥基材料的发展提供了新的方向。此外本文对络合作用影响水泥水化的机理进行进一步的延伸,聚合物表面羧基会通过络合作用使钙离子富集在聚合物表面,进而使得硅酸根富集在聚合物周围,此过程一方面降低C-S-H成核速率抑制水泥水化,另一方面可以充当成核位点促进水化。基于如上机理研究,本文揭示了苯丙乳液在油井水泥浆中的超缓凝现象及其机理,证明其为苯丙乳液在高温下持续水解生成羧基所致。通过在乳液表面形成PEO毛梳层,成功解决如上问题。最后探讨带有不同官能团的乳液对水泥浆流变性能的影响规律,侧面揭示了聚合物乳液粒子官能团与水泥颗粒的相互作用。