三聚磷酸钠对聚羧酸型高效减水剂吸附性能的影响

三聚磷酸钠(STPP)通常作为减水剂体系的辅助材料，因为三聚磷酸钠在减水剂体系中的存在可以显著改善新拌混凝土的和易性。

聚羧酸酯型高效减水剂的吸附性能，不仅包括吸附量的大小，还包括吸附层的厚度。在Hongbo Tan等人的工作中从吸附行为的角度来解释为什么STPP的存在可以明显增强PC体系的初始分散能力。

采用总有机碳分析仪(TOC)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测试PC-STPP体系中PC和STPP的吸附量。

用总有机碳分析仪(TOC, Multi N/C 2100，德国耶拿)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP, Optima 4300 DV，美国Perkin Elmer公司)分别测定上溶液中有机碳和荧光粉的浓度。

测量通常重复三次，结果为平均值。由TOC或ICP的结果推断PC或STPP的残留浓度，由残留浓度计算PC或STPP的吸附量和吸附比如下:

PC或STPP的吸附量=V(C₀-C)/m

PC或STPP的吸附比=(C₀-C)/ C₀

式中，C₀为吸附前PC或STPP的初始浓度(g/L);C为吸附后残留浓度(g/L);V为溶液体积(mL);M为水泥质量(g)

图1 不同STPP用量对PC的吸附量

图1为不同STPP用量对PC的吸附量(0.2 g/L)。从图中可以看出，随着STPP用量的增加，PC的吸附量明显减少。不加STPP时，PC吸附量为0.72 mg/g;加入STPP(0.2%)后，为0.52 mg/g，降低为0.2 mg/g。

结果表明，STPP的存在可以显著降低PC的吸附量。如图2所示，PC的存在使STPP的吸附量略有降低。例如，当STPP用量为0.2%时，不含PC的STPP吸附量为1.792 mg/g，而在PC (0.2 g/L)存在时，吸附量为1.69 mg/g，仅减少0.102 mg/g(为不含PC的STPP吸附量的5.4%)。

从上面的讨论可以推断出竞争性吸附:吸附在水泥颗粒表面的PC可以抢占吸附点来阻止STPP吸附到表面，同时表面吸附的STPP也可以抢占吸附点来抑制PC吸附到表面;STPP和PC的吸附过程都受到阻碍，两者的吸附量都减少。

图2 PC对STPP吸附量的影响(PC: 0.2 g/L)

从吸附量的数据中计算出吸附比。在单一体系中，STPP的吸附比可以达到96%，远远大于PC的吸附比(36%);说明STPP的吸附能力明显强于PC，大部分STPP都能吸附在水泥颗粒表面。

在二元体系中，STPP的吸附比可达95%左右，而PC的吸附比小于35%。当STPP用量为0.03%时，PC和STPP的吸附比分别为34.80%和91.47%;当STPP用量为0.20%时，PC和STPP的吸附比分别为26.05%和84.5%。

显然，在PCSTPP体系中，STPP的吸附比明显大于PC，说明STPP更容易吸附到水泥表面，STPP的吸附能力比PC强得多。结果还表明，竞争吸附导致相对较多的STPP和较少的PC吸附在表面上。

因此，在PC和STPP二元体系中，由于吸附过程中相互抑制，两者的吸附量均减少，但STPP对PC吸附过程的抑制能力远大于PC对STPP的抑制能力，说明STPP具有优先吸附作用。

然后提出了吸附模型来揭示吸附行为与分散能力之间的关系。结果表明，在STPP单一体系中，STPP与Ca²⁺形成的多重吸附层是产生优异缓速效果的主要原因。

在PC-STPP体系中，STPP的吸附能力明显强于PC，导致STPP优先吸附;多层吸附层内部包含多层STPP，外部包含一层PC，这是导致吸附层比单系统PC厚的原因。多组分高效减水剂体系的分散能力与吸附层厚度密切相关，而与表面吸附量无关。

[1] Hongbo Tan, Fubing Zou, Baoguo Ma, Min Liu, Xin Li, Shouwei Jian, Effect of sodium tripolyphosphate on adsorbing behavior of polycarboxylate superplasticizer, Construction and Building Materials, Volume 126, 2016, Pages 617-623.

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