近日，河海大学蒋林华教授团队在水泥混凝土领域排名第一的国际顶级期刊《Cement and Concrete Research》上发表题为“Effect of polyacrylamide on the carbonation behavior of cement paste”的文章。论文系统研究了增稠剂聚丙烯酰胺对水泥基材料碳化行为及微观结构的影响规律与作用机理。
聚丙烯酰胺因其优异的物理化学特性，被广泛应用于建筑、石油、水处理等行业。在水泥混凝土材料领域，聚丙烯酰胺常被用作增稠剂，提高自密实混凝土拌合物的工作性能。聚丙烯酰胺也可与交联剂、引发剂等组分相互作用，合成高吸水性聚合物，作为高性能水泥基材料的内养护剂，有效促进水泥水化，提高水泥基材料的力学和耐久性能。该文通过测试不同聚丙烯酰胺掺量水泥基材料的碳化深度和pH值，探明了聚丙烯酰胺作为增稠剂对水泥基材料碳化行为的影响规律。采用EIS、XRD、TGA、SEM和MIP分析了水化产物形貌和微观结构的演变。研究发现，聚丙烯酰胺显著降低了氢氧化钙的含量，其形貌特征多呈现尺寸较小的边缘腐蚀形貌，从而加速了水泥基材料的碳化。此外，聚丙烯酰胺使得生成的水化硅酸钙具有较高钙硅比，从而进一步提高碳化速率。该项研究为掺聚丙烯酰胺水泥基材料的碳化行为研究提供了新见解，并为今后聚丙烯酰胺在水泥基材料领域的研究提供了新思路。
图1 掺与未掺聚丙烯酰胺水泥浆体SEM图
该工作是团队近期关于先进建设工程材料耐久性相关研究的最新进展之一。近年来，团队对先进建设工程材料的制备、性能调控、耐久性机理及预测模型进行了系列探索。针对电气化轨道交通系统存在的耐久性问题，开展了杂散电流和阻锈剂对高强预应力钢筋电化学行为的影响研究，明确了杂散电流的劣化效应，得到硅酸钠是一种能有效缓解杂散电流引起的钢筋锈蚀极具潜力的阻锈剂，论文研究为降低杂散电流的腐蚀风险提供了新途径，研究成果以题为“Effects of stray current and silicate ions on electrochemical behavior of a high-strength prestressing steel in simulated concrete pore solutions”发表在国际腐蚀顶刊《Corrosion Science》上。
图2 硅酸钠阻锈剂对钢筋锈蚀的影响示意图
上述研究联合了东南大学相关学者，受到了国家自然科学基金、江苏省水利科技项目和中国博士后科学基金项目等项目的支持。
论文DOI：https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2022.106756https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110083