強塑劑分子量對水泥漿體吸附行為之影響 - 強塑劑分子量對水泥漿體流動性之影響

Adsorption Time (min)

4.3 強塑劑分子量對水泥漿體流動性之影響

4.3.2 強塑劑分子量對水泥漿體吸附行為之影響

分子量小者吸附速度快，但為不穩定的吸附狀態，故分子量大者會逐漸取代分子量小者達到穩定的吸附狀態，但若分子量小者對被吸附物為功能終止聚合物(end functionalized polymer)，則分子量小者會取代分子量大者達到吸附平衡[Morrison and Ross, 2002]；故不同強塑劑分子量與顆粒表面性質會影響強塑劑的吸附量與吸附行為。

圖 4-3-3 為添加不同分子量的 OF1405(SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量，結果顯示不同分子量皆為 Langmuir 單層吸附[Laidler and

Meiser, 1995]，飽和吸附量由大至小依次為： 2.9mg/g > 2.3mg/g >

1.9mg/g ≒ 1.9mg/g ( 5.5 × 10⁴> 9.0 × 10⁴ > 2.1 × 10⁵≒3.4 × 10⁴)；理論上分子量大者(M—

w=2.1 × 10⁵)應有較多的吸附量，但因大分子相對移動速度慢，不利於吸附，因此吸附量少[Pei et al., 2000]，且其吸附模式可能為 Loop-form，故吸附量少[Andersen and Roy, 1987]。實驗結果得知 OF1405 吸附最適分子量為 5.5 × 10⁴，其流動性亦最佳(圖 4-3-1)。圖 4-3-4 為添加不同分子量的 OF2305(SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附

量，結果顯示飽和吸附量由大至小依次為：2.6mg/g > 2.4mg/g >

2.1mg/g > 1.7mg/g ( 7.5 × 10⁴ > 3.1 × 10⁵ > 1.2 × 10⁵ > 6.0 × 10⁴ )。M

— w

=3.1 × 10⁵其初始吸附量多，容易被水化產物包覆，為無效之添加故流動性較差；M—

w=1.2 × 10⁵因大分子易同時吸附於許多水泥顆粒上，

可能產生架橋造成凝聚現象，使漿體流動性降低。實驗結果得知 OF2305 吸附最適分子量為 7.5 × 10⁴，其流動性亦最佳(圖 4-3-2)。

圖 4-3-5 為 OF1405(M—

w=2.1×10⁵；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知其分子量分佈範圍寬廣，吸附行為較不單純，故初始流動性不佳；隨吸附時間增加，波峰面積逐漸減少且往右偏移，

於 10min 時達吸附平衡，60min 時會再吸附少許強塑劑；由波峰面積的改變對照 X 軸分子量座標，可知強塑劑集中在分子量 2.3×10⁴∼8.4

×10⁴於水泥粒子上有最多的吸附量；分子量大於 2.5×10⁵或小於 9000 者其波峰面積皆無顯著變化，可知強塑劑分子量過大或過小皆不利於吸附於水泥粒子表面。OF1405(M—

w=9.0×10⁴；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖已於 4.2.3 節討論。圖 4-3-6 為 OF1405(M—

w=5.5×10⁴； SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知其分子量分佈範圍較窄，吸附行為較單純，故初始流動性佳；隨吸附時間增加，波峰面積逐漸減少且無偏移現象，於 30min 時達吸附平衡，60min 時會再吸附少許強塑劑；在分子量 2.3×10⁴∼5.9×10⁴ 的範圍波峰面積減少最

多，因此可推論強塑劑 OF1405 於水泥粒子的吸附上，此為最適之分子量範圍；圖 4-3-7 為 OF1405(M—

w=3.4×10⁴；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知其分子量分佈範圍較窄，吸附行為較單純，

故初始流動性佳；隨吸附時間增加波峰面積逐漸往左偏移減少；對照分子量座標，可知強塑劑在分子量 2.3×10⁴∼3.9×10⁴於水泥粒子上有最多的吸附量；強塑劑分子量小於 9000 者其波峰面積皆無顯著變化，可知強塑劑分子量過小吸附速度快，但為不穩定的吸附狀態，故分子量大者會逐漸取代分子量小者達到穩定的吸附狀態。圖 4-3-8 為

OF2305(M

—

w=3.1×10⁵；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知，其分子量分佈範圍寬廣，吸附行為較不單純，故初始流動性不佳；

隨吸附時間增加，波峰面積逐漸減少且明顯往右偏移，可知強塑劑分子量過大不利於吸附於水泥粒子表面；由波峰面積的改變可知強塑劑在分子量 1.5×10⁴∼2.5×10⁵於水泥粒子上有較多的吸附量；20min 時達吸附平衡。圖 4-3-9 為 OF2305(M—

w=1.2×10⁵；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知隨著吸附時間增加，波峰面積些微往右偏移減少，於 30min 時達飽和吸附，其吸附行為無明顯變化；由波峰面積的改變可知強塑劑在分子量 2.3×10⁴∼8.4×10⁴於水泥粒子上有較多的吸附量。OF2305(M—

w=7.5×10⁴；SP=0.5wt%)在水泥表面的動態吸附已於 4.2.3 節討論。圖 4-3-10 為 OF2305(M—

w =6.0×10⁴；SP=0.5wt%)

在水泥表面的動態吸附圖，由圖可知 30min 時達飽和吸附，且隨著吸附時間增加，各分子量的波峰面積皆平均減少，無偏移現象，因此可推論其大小分子量皆平均吸附在水泥粒子上。

歸納上述實驗結果可知，水泥顆粒在分子量 2.3×10⁴∼8.4×10⁴時有明顯的吸附變化；分子量在 4.5×10⁴∼7.5×10⁴時，其動態吸附面積平均減少無偏移，顯示強塑劑所提供之靜電及立障皆能充分發揮作用，故流動性亦最佳；動態吸附面積若往右偏移減少者，顯示強塑劑分子量過大時，不僅不利於吸附，且易產生架橋現象，使得添加強塑劑反而造成水泥漿體凝結，分散不易；動態吸附面積若往左偏移減少者，顯示小分子吸附速度快，但其為不穩定的吸附狀態，故分子量大者會再逐漸取代分子量小者達到穩定的吸附狀態。

0.0

Superplasticizer ( wt% )

S pr ead D ia m et er ( c m )

Mw=21.0K

Superplasticizer ( wt% )

S pr ead D iam et er ( c m )

Mw=31.5K

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

0 10 20 30 40 50 60 70

Adsorption Time (min)

A ds orb ed A m ou nt ( m g / g )

Mw=21.0K Mw=9.0K Mw=5.5K Mw=3.4K

圖 4-3-3 添加不同分子量的 OF1405(SP=0.5wt%)在水泥表面的吸附量

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

0 10 20 30 40 50 60 70

Adsorption Time (min)