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办刊宗旨
以“推广医药研究成果、交流医药临床经验、报道医药发展动态、促进医药卫生发展”为宗旨。
市场定位
为全国医疗机构、药品与医疗器械企业、科研机构、大中专院校、政府医药管理部门及相关单位的管理、经营、科研、教学、医护、药事、采购、监管等人员开阔视野、了解市场、交流经验、探讨问题提供阵地。
关键词:独立学院;生物技术;课程体系
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2016.11.150
现代生物技术的蓬勃发展从1953年弗朗西斯•克里克和詹姆斯•沃森发现DNA双螺旋结构开始,分子生物学、细胞生物学技经过60年的发展把整个生物学带入了崭新的应用领域。生物技术的最大特点是涉及的技术种类多样且复杂,是一门跨领域特性极强的综合性学科,可广泛应用于医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域,其研究的深度和广度可以小至分子、细胞乃至纳米层次,也可大到组织、个体、群落甚至整个生态系统。如果没有生物技术的一个公认的定义,就很难区分什么不是生物技术,生物技术学科相对独立的学术体系,相对完整的理论框架将非常难于设置,人才培养课程体系的确立也无据可依。我国自1997年高校批准设立生物技术专业至今,普遍采用以基因工程、细胞工程、蛋白质与酶工程、发酵工程为代表的现代生物技术对生物技术定义进行界定,在人才培养上主要以理为主,以工为辅。生物技术的定义决定了生物技术专业教学的课程体系,课程体系依赖生物技术定义,并随着定义的发展而调整。
1关于生物技术人才培养目标的确立
新的工程技术的出现,经常是在学科的边缘或交叉点上。由于一个专业要求多种学科的综合,而一个学科是在不同领域的应用[1],在我国高校现行体制中,生物技术专业往往被等同于一个二级学科,以学科的定义成为高校教学、科研的功能单位,对教师教学、科研及为社会服务进行了界定。在这种模式下,生物技术面对大量的学科交叉应用,在教学上却固步自封,本科专业方向设置狭隘,闭门造车,教育教学和产业应用脱节严重,在医学、农业、军事、工业、环境、能源等领域甘当配角,失去了生物技术专业在学科交叉领域的大好发展机遇。生物技术专业课程体系中的专业方向课程体现的应该是专业在多种学科的综合后在某个领域的应用,是具体的人才培养应用方向。在生物技术强国美国[2],斯坦福大学的生物学专业包括生物物理、海洋生物、分子与细胞生物学、神经生物学、生态与进化生物学方向;哈佛大学直接将生命科学划成了生物学和生物化学两个专业,生物学从遗传学和分子生物学跨越到生态学和古生物学,而生物化学专业则主要关注的是分子和细胞的结构和功能;加利福尼亚大学伯克利分校含有综合生物学与分子和细胞生物学两个专业,后者包括生物化学和分子生物学方向、细胞和发育生物学方向、遗传学和发育方向、免疫学方向以及神经生物学方向。美国一流高校在生物技术人才培养上的显著特点是:将生物学的二级学科作为本科人才培养的方向(又称为课程方案)。在我国只有“985”,“211”大学才具备将生命科学的专业分支建设为生物技术的专业培养方向的能力,其原因主要是生物技术为实验性科学、需要大量的高端生物技术相关设备以及相应的研究型学者师资。国内独立学院受师资、设备和资金的局限性,2013年办学较好的前十个独立院校中只有华中科技大学武昌分校、燕山大学里仁学院、北京师范大学珠海分校举办生物类专业,而且在传统意义上,独立学院生物技术学科布局非常不完善,不可能看齐国内外一流大学,将生物学的二级学科建设为多个人才专业方向。因此,将生物技术人才培养与产业应用相结合,跨学科建设专业方向,延展学科资源共享效益,建立特色课程体系并付诸实践是独立学院举办特色生物技术相关专业的关键步骤。珠海市食品、医药和医疗机械制造产业发达,社会对跨学科的生物技术专业体现出的能力要求表现为食品安全领域的生物技术应用需求、制药领域的生物技术应用需求以及医疗器械领域对生物技术的应用需求。北京师范大学珠海分校在学科布局上对生物技术在专业方向设置上提供了很好的跨专业资源共享平台。我们结合泛珠三角经济发展需求、依据自身实际条件首先确立如下专业培养目标:培养拥有扎实的现代生物技术基础理论,系统掌握生物技术的应用实践技能,富有利用生物技术研发生物制品的科学思维与实践能力,可从事生物制造与生物制品安全以及食品检验检疫等领域中生物技术应用的相关研发与管理工作的高素质专门化应用型人才。同时,在未来5-10年内逐步规划制药领域、医疗器械领域的应用型人才培养方向,服务珠海市生物技术跨学科应用型人才需求。
2关于课程模块的优化实践
生物技术课程模块式优化有利于适用于社会对人才培养的需求,也有利于课程设置的稳定性,容易总结经验提高教学质量。经过7年的改革实践,我校生物技术课程模块优化主要分为三个部分:一是精准勾勒专业知识模块。模块优化主要使学生清楚哪些是生物技术专业的核心课程,哪些是自己必须了解的生物基础知识。生物技术专业课程体系包括微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、工业微生物学育种学、基因工程、细胞工程、微生物工程、生化工程、生物工程下游技术、发酵工程设备、酶工程等专业内容。受限于160学分的总限制,生物技术专业不可能将所有的内容都开设成单独的课程,而且各类课程中重复性内容较多,不利于学生综合掌握专业基础知识,因此在专业课程内容设置上,必须做到“有基础,有专业”。有基础,用12个学分构建生物技术的专业基础知识结构,共5门理论课程,知识点覆盖微生物学、细胞生物学、遗传学、动物学、植物学、生态学、植物生理学、动物生理学、生物化学、分子生物学、微生物学、人体结构与生理等上游生物技术基础知识;有专业,用20个学分构建五个核心专业课程,含基因工程与分子生物学,细胞工程,发酵工程,蛋白质工程原理及应用,酶学原理与酶工程。二是构筑适应社会需求的专业应用模块。专业方向课程的设置要具备一定的灵活性,以应用性、实用性为准则,必修和选修互补,模块上除设置食品安全检验检疫生物技术必修模块外,充分考虑学生就业、升学、留学需求,尽可能提供适应学生需求的选修课程模块,满足个性发展需求。专业方向必修模块包括:现代仪器分析、HACCP原理与应用、分子生物学检测技术、食品安全控制技术、食品卫生毒理学、现代食品分析技术。专业方向选修模块包括:生物化学和分子生物学、细胞和发育生物学、遗传学、发育生物学、免疫学、神经生物学、药物设计与药物研究、生物物理学、生物仪器分析、工程制图、电工电子学等。总之,专业方向课程模块优化的方向是甩开传统学科分类包袱,以实际应用为导向,以现实资源为依托,开展交叉学科人才培养适应社会需求。三是夯实提高学生实践能力的实践模块。人才培养要做到实效性,必须用实验课程来培养学生。我们逐步取消了一课一实验配套的办法,将所有实验课整合成独立规划的实践课程,综合后分为4个阶段:第一阶段主要在各专业实验课里完成,实行课堂化管理(分为四个技能训练课程,每周4-6学时),最后考察评价,夯实基本生物技术实验能力;第二阶段在专题研究课程内完成,教师单独辅导,以开题报告,研究报告作为评价标准,获得相应学分;第三阶段主要在国内外实践基地统一组织、自由安排时间进行专业技能培训,以大量的实践、见习、参观为主要手段,融入部分毕业实习内容,独立撰写实习报告;第四阶段主要在校内外实验室完成,根据毕业论文具体要求,在相应实验结果前提下,独立撰写毕业论文,并参加答辩。
3关于保障生物技术课程体系实施的实验条件
生物技术在学科划分上理工不分,即可以发理学学位,也可以发工学学位,实验科学的特性决定了生物技术人才培养的高成本,高投入。独立学院自筹经费的特点决定了学校在举办生物类专业上与公办高校在人才、资金投入上相去甚远的现状。我校作为高等教育改革试验区,举办生物技术专业同样面临资金、人才匮乏局面。只有通过社会资源的整合,协同创新办学体制才能解决生物技术专业对高端设备的需求,同时实践基地的建设要从人才培养的角度出发,设备应符合现代生物技术人才培养以及特色专业培养目标的需求。经过文献搜索和对珠海300家企业的调研发现:与用人单位共同培养食品安全领域的生物技术应用人才符合国家和珠海地区发展的需要。2007年我校与国家进出口检验检疫局珠海局正式签署协议协同培养生物技术专业人才。通过办学模式的创新,“平等自愿、产权不变、协同建设、资源共享”的方针使得双方能够大胆持续投入,共建共享实验室,至今我校已经建立了分子生物学、卫生检验检疫两个国家级实验室,部分生物实验室达到生物安全二级水平,实验条件满足生物技术课程体系的教学实践要求。另外,在实践课程经费投入方面,生均实验材料费为750元/人,学院预算仪器购置费为2857元/生,年度生均实践环节总投入为3607元/生,将教育部2004年2号文件“学费20%直接用于教学”的规定不打折扣落到实处。
4生物技术课程体系改革实践效果
学生服务社会的能力是课程体系改革成功与否的试金石。首先,实验条件是实现生物技术专业课程体系规划的重要保障,“检学”协同创建高水平的、可持续发展的专业实验室体系为执行生物技术课程体系,进行人才培养、创造了先进的实验室基础,学生实验训练得到有力的保障;其次,通过实验室共建、资源共享,协同管理,把直接为企业提供食品安全检测的国家级区域性中心实验室对学生开放,作为学生通过高层次技术服务学习的平台,对学生具有深远的“学有所用”的意义,学生能够用自己的专业知识直接服务于社会,并作为切身利益方对课程体系设置的反馈能够直接基于社会的实际需求,这优于任何第三方去评价课程体系改革效果;最后,摸索出了适应特殊机制大学应用型生物技术人才培养课程体系,取得了明显效果,学生升学率达20%,就业率高于地区平均水平,学生得到了实实在在的收获。
参考文献:
[1]刘春惠.论“学科”与“专业”的关系[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2006,(2):66-71.
关键词:诚信缺失 大学生 诚信教育 主题教育活动
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2013)12-0134-01
诚信是一个道德范畴,是公民的第二个“身份证”,是人们日常行为的诚实和正式交流的信用的合称。诚信自古以来就是中华民族的传统美德,也是我国社会传统伦理道德的主要内容,是道德规范的基本要求。孔子曾:“人而无信,不知其可。”认为人若不讲信用,在社会上就无立足之地,什么事情也做不成。诚信是社会的灵魂,是个人修身立命之本。
一、大学生诚信问题
现代社会随着市场经济的快速发展,人们生活水平大大提高,差距也日益增加,许多人追求享受,道德价值观念开始失落,甚至崇尚金钱、权力,以此作为衡量个人成功与否的标准。在这样负面的社会大环境影响下,大学生诚信缺失的现象越来越突出,可以说失信现象伴随着学生的整个大学生生活,无处不在。
大一开学初就出现拖欠学费,假贫困生现象。大二在校期间,无视校纪校规,上课代签到、编理由请假、逃课、考试作弊、寝室违章用电等现场屡见不鲜。到了毕业季,大学生的诚信缺失现象更为严重,影响更加恶劣。在完成毕业论文的过程中,抄袭成风,弄虚作假,利用网络照搬别人的文章蒙混过关,侵犯他人著作权。面临着就业压,为了谋求一职,出现简历造假,伪造考试证书,编造社会实践经历的现象。
二、高校诚信教育中存在问题分析
大学生诚信缺失现象日趋严重,中央和各地省市都十分重视诚信教育,下达了指示精神,各地院校也积极开展推进各类诚信教育,都取得了一定的效果,但总体来看还存在着不少问题。
1.偏重课堂教学,价值观德育教育不够
虽然各个大学已经开设了思想政治教育的必修课,但是大多都是课堂中的理论教学,偏重于从内在道德层面的教育,忽略了从外在行为表现、行为规范的角度进行诚信教育。同时高校的不断扩招,一个教室往往要容纳2-3个班级,面对百来个学生,作为任课老师也只能花大量的精力在理论教学上,对于那些在课堂上缺乏诚信行为的学生也只能分身乏术。各高校也有辅导员为提供大学生思想政治教育,但很大一部分是等到学生出现诚信道德问题之后才展开。
2.诚信教育活动形式化,缺乏吸引力
许多高校对校园文化活动的思想教育价值认识不足,缺乏专业导师指导。而且各个高校的校园活动都存在的缺乏指导性、主题性、参与性的现象。各类高校每学期都会开展各类活动,项目繁多,但又缺乏有利指导,往往使活动留于形式上的新鲜热闹,忽略了活动的目的和意义。
3.高校内部缺乏合力,诚信管理机制不完善
高校作为诚信教育的主体,学生思想教育的工作不仅仅是思政老师和辅导员的责任。但在各大高校内部存在着各部分互相推诿的现象,学生一旦出现失信行为,就会问责辅导员没有做好教育管理工作。另一方面学校虽然有学生手册等相关校纪校规,但对于大学生诚信问题没有科学的标准去评价,对合理有效的奖惩措施,使大学生在思想上不重视,行为上缺乏约束。
三、开展诚信药德主题教育活动的意义
诚信药德主题教育活动旨于提升学生的职业道德和社会公德意识,提升教职员工师德师风建设水平,提升校园文化建设水平,形成全校师生普遍认同、共同遵循和具体可行的道德规范和行为准则,引导广大师生将其内化为自觉追求、外化为实际行动。
1.积极开展价值观大讨论,深化诚信意识
诚信药德主题活动中组织开展的“我们的价值观”大讨论,深入推进社会主义核心价值体系大众化,加强对大学生的世界观、人生观、价值观的教育,通过价值观大讨论使全体师生明确社会主义核心价值观的基本内容与立足自身实际的特殊要求,进一步领悟师德规范和药德内涵,为更好地引领广大师生的行为实践提供认知基础。加强思政理论课程改革建设,开展针对性指导,在教学过程中结合实践教育,并依托德育实践基地积极开展主题实践活动。
2.凝炼校园特色文化、提升文化育人效果
继续加强以专业、职业、就业为导向的“远之职场训练营”的各个项目建设,结合学生关心的热点问题,聘请专业老师指导,积极开展形式多样并结合诚信药德和医药价值观教育的文化活动,提高同学们责任意识、诚信意识,积极组织开展主题鲜明的诚信教育和实践相关活动,引导学生增强道德意识、提高从业素养。
3.汇集全体力量,完善诚信管理制度
诚信药德主题活动从学校管理、教师形象上做起,强调教职工要通过言传身教的方式来培养学生,并动员全体职工开展育人工作,做好三全育人工作,调动德育各方面力量。尽快制订完善诚信管理条例、诚信奖惩条例、诚信档案制度等,使高校的诚信教育真正做到有章可循,使高校的诚信教育更加具体有效。
开展诚信教育是提高大学生综合素质的重要环节,培养大学生的道德感、责任心,让他们在日常工作学习生活中言行一致、诚实守信,只有树立先做人、后做事的理念,才会承担起建设社会主义事业的责任,做好祖国未来的建设者和接班人。
参考文献
[1]张宁,杨玉梅.高校大学生诚信教育的问题与对策分析[J].新西部,2011,(06):117-118.
[2]邹明洪.论我国学校的诚信教育[J].湖南师范大学教育科学学报,2005,(03):78-80.
关键词:高等职业教育;就业导向;产学研结合
产学研结合是高等职业教育培养人才的重要途径。本文从就业导向出发,以深圳职业技术学院的经验为例,总结和研究高职院校产学研结合的途径、方法。
一、成立专业管理委员会,实施全面的产学研结合,使专业设置与市场需求相协调,培养目标与用人标准相协调
(一)内涵与职能
专业管理委员会是高职院校专业建设中实现产学研结合的一种组织形式,是学校专业建设的决策咨询机构,一般由7至13名本专业领域的专业人员或管理人员组成,设主任委员1名,由相关的行业协会会长或该行业的权威专家担任,学校该专业的专业主任担任副主任,并指派一名专业教师任秘书。它承担着对全部教育教学活动进行指导的职责,主要包括:
根据地方经济和社会发展需求以及行业要求,确定本专业的人才培养目标;根据岗位要求,确定人才培养规格和人才的知识、能力、素质结构标准;根据专业教学基本要求和专业特点,审定专业教学计划,审定专业各主干课程教学大纲和实践教学课程大纲;根据专业人才规格,审定专业知识和技能考核的标准及方法;研究专业教学过程中出现的重大问题,并给予及时指导,提出解决办法;协调管理专业的校内教学和校外实习、实训工作,引导校企共建实践教学基地;协调、支持或参与专业的科研活动,为专业科技开发活动提供帮助;指导本专业学生的毕业设计,参与毕业论文答辩工作和毕业资格审查,保证人才培养质量,指导、推荐毕业生就业;及时收集、汇总来自生产第一线的最新信息,并在教学计划中加以体现,使专业建设紧贴市场需求。
(二)作用
1.需求有数
专业管理委员会的委员都是来自该行业内的专家、实业家和高层管理者,他们对本行业的结构、规模和生产、服务的技术水平,从业人员的业务素质,社会对该行业的市场需求,该行业对人才的需求等情况十分清楚,这有助于学校有效地调节学生规模,避免出现“产品积压”或“生产过剩”等现象。
2.辐射宜传
专业管理委员会的委员能以社会专家、名人的身份,将学校各专业的信息、影响辐射到社会各行业,为学校在社会上建立良好的声誉奠定了基础。
3.实习基地
通过专业管理委员会委员的中介作用,可为学生提供广阔的校外实习基地。
4.就业保障
学校与各委员单位保持密切联系,学生通过实习与各委员单位密切接触,为就业寻得了一个基本的保障。
(三)做法
深圳职业技术学院在教学工作指导方针中,明确提出“办学方式要突出社会性,贯彻产教结合原则,与市级企业建立实习、科研协作关系,做到教学计划要与企业共同商定;技能考核要与企业结合公开进行……建立广泛的产教联合办学体制,行业或企业要参加相关专业办学的管理”。为体现这一要求,学院从1995年起,就分期分批成立了专业管理委员会。早期是先设立专业,后成立专业管理委员会,近几年则是在专业设置筹备阶段便成立专业管理委员会。另外,学院为了规范专业管理委员会的组织形式,充分发挥其职能,于1995年10月制定了《深圳高等职业技术学院专业管理委员会章程》,2004年6月又进行了修订,以深职院[2004]115号文件形式。文件规定了组织的性质、构成、任务、成员任职条件、权利和义务等。学院要求所有专业都成立专业管理委员会,实施全面的产学研合作教育,促进高职教育的深入和持续发展。截至2004年6月,学院78个专业分别成立了专业管理委员会,与深圳市760家企事业单位建立了密切联系,共有796名行业、企业专家参加了各个专业管理委员会,累计有4000多名毕业生通过委员的介绍或推荐找到就业机会。
二、探索校内实践教学基地教学、科研、生产和培训”四位一体”的产学研结合人才培养模式,使技能训练与岗位要求相协调
(一)内涵、构成和特点
教学、科研、生产和培训(简称产学研培)“四位一体”的实践教学基地是在传统的实验室、实习工厂的基础上,扩充或建立的具有现代化水平的融实验、实训、实习、技能鉴定与培训、科技开发和生产为一体的多功能校内实践教学基地。它由实训中心、企业(可以是校办的,也可以是社会的)、研究所和职业技能鉴定所、培训中心4个要素(部门)组成,统一于学校的实践教学基地之中,由学校主管教学、科研的副校长统一领导。实践教学基地以产学研结合人才培养为中心,承担职业技能训练和职业素质训导两大任务,学生在教学、生产和科研3个育人环境中学习、工作和参加科研活动。
(二)性质与作用
产学研培“四位一体”的人才培养模式,是借鉴新加坡“教学工厂”的办学理念,将现代工厂的经营、管理理念引入学校,将现代工厂的生产、经营环境浓缩并模拟到学校的教学过程之中,甚至将现代企业的某一个生产、经营环节引入学校,使学校教学与企业经营有机地结合在一起,使学生在一个近似于真实的环境中学习必需的知识和技能。
(三)做法
学院训练中心园区(简称工业中心)是全国高职高专院校第一所融实践教学与职业素质训导、职业技能训练与鉴定考核、职教师资培训及研发、生产和新技术应用推广等多功能于一体的校内实践教学基地。园区始建于1995年6月,位于东、西校区,由第一、二、三、四、五工业中心组成,建筑面积6万平方米,目前下设28个具有相当规模的、按技术应用群分类的实训室,内含104个分室,各种现代化教学仪器设备26819万台(套)。工业中心担负以下重要职能:
实践教学与职业素质训导。工业中心承担全院 1.6万多名学生实践教学和职业素质训导任务。
职业技能训练与鉴定考核。工业中心下设深圳市第七职业技能鉴定所,可承担42个工种的鉴定任务,其中16个是市劳动行政部门核准的工种鉴定点,8个是中心独家开发、承办的技能考试点,并可进行51种职业资格证书的鉴定、考核工作。
职业资格认证与职教师资培训。工业中心是学院的职业资格认证中心和教育部高职、中职师资培训基地,可承担25个认证项目,并承担了贵州、甘肃、新疆等地的师资培训和深圳市中职师资培训任务。转贴于
科技开发、生产和新技术推广。工业中心作为学院普泰科技公司的生产事业部“现代制造技术中心”,利用制造业的高新技术,从事产品开发、快速原型、快速模具及小批量生产,进行工装夹具制造,已为NEC、格力电器、中兴通信、安科医疗器械、威昂电器、TCL电脑等大型企业及众多中小企业提供多种形式的设计与加工服务,产生了一定的经济效益。它还是科技部CAD技术应用示范单位、深圳市惟一的 CAD(机械)技术咨询服务中心和美国EDS公司华南地区培训中心,已举办了9期UG培训班。2002年9月,深圳市在学院工业中心挂牌成立“深圳市中小企业支援中心”,为深圳市中小企业提供技术支持、产品检测、设计鉴定、管理咨询、培训及认证服务。工业中心还与深圳市家具行业协会组建了“深圳市家具研究开发院”。中心建立了以中国家具网为主体的电子信息化服务平台。目前,由深圳市家具行业协会出资 3000万元,在学院建造了一座高水准的家具研究开发院大楼,除设有研究开发机构外,还将建设检测中心、涂饰车间、木工车间(新型木工机械)、金属家具车间等多项研发、推广和培训设施。
最近的毕业生追踪调查显示,有超过96%的单位对于学院毕业生在“思想政治、团队精神、敬业精神”方面给予高度评价;在“业务水平、实践能力、独立工作能力”方面,有90%以上的用人单位认为“强或较强”。毕业生本人则表示,大学期间严格的职业技能训练和职业素质训导对自己产生了深刻影响。
三、全面实施“双证书”教育,通过职业技能鉴定和技能培训,搭建校企连接的桥梁
(一)意义
实施“双证书”培养制度,把职业资格证书作为检验教学效果、评估学生掌握职业技能的重要手段,不仅可以拓宽产学研结合的渠道,也为提高毕业生就业率提供了重要保障。
(二)性质
结合地方经济发展需要,创建开放性职业技能鉴定所和培训中心。一方面,可在人才培养方案中设置一定学时的职业技能课程,使学生在学校期间通过培训获得职业资格证书;另一方面,可为行业、企业培训技术、管理人员和技术工人。
(三)做法
学院一直坚持“双证书”制度,规定所有学生都必须参加专业教学计划指定的职业资格证书考试,取得相应证书才能毕业。各专业都选择了本行业权威的职业资格证书,使专业的实践教学内容、训练条件尽量与相关职业资格证书考评内容对接。截至 2004年6月,学院有57个专业、93个方向,建立了职业技能(工种)鉴定点42个,引进国内外权威职业资格证书认证103个。学院工业中心下设技能考核管理办公室、职业资格认证中心、深圳市第7技能鉴定所、深圳职业培训中心等机构。在组织形式上确保工业中心全权履行技能培训、技能鉴定、职业资格认证的职能。据不完全统计,近3年来,工业中心共承担电工、铣工、数控机床操作、UG软件、首饰制作、汽车维修、家电维修等近百个项目的培训工作,举办各类培训数百期,完成培训教学学时2万多小时,培训人数超过1万人,完成技能考核鉴定近1万人次。2003年,培训中心与深圳市经贸局合作,通过政府扶持、企业资助、个人分担的方式,启动深圳市1000名高级工培训项目;同年,培训中心还与深圳市宝安区政府合作,参与宝安区造就百万人才工程。
四、建立学生校外实习基地,密切与用人单位的联系
(一)功能
校外实习基地可在以下方面为产学研合作教育服务:为学生提供一个不同于校园环境的实践教学场地或环境;提供专业技能训练所需的现场设备、师资或其他条件;为学生提供就业前企业实际工作的全方位的预演。
(二)性质
学校与办学相关的企业建立合作关系,签订合作协议,建立校外实习实训基地。
(三)做法
学院要求每个专业至少挂牌建立3个以上的校外实践教学基地,成为该专业学生固定的校外实习、实训场所。在基地建设过程中,坚持互动互利、产学双赢的原则,确保校外实践教学基地健康、规范地发展。一方面,选择那些规模较大、技术先进、管理优秀、效益良好、热心教育事业的企业作为合作伙伴,以确保学生校外实习、实训的质量;另一方面,与企业签订长期的合作协议,明确双方的权利和义务,以保证校外实践教学基地的正常运行。按照这一原则,截至2004年,学院57个专业均建立了校外实践教学基地,总数达309家,遍布深圳市的各行各业。专业管理委员会制度和校外实践教学基地的建立,将行业、企业融入学校人才培养的整个过程。此外,学校与部分企业合作,如与思科网络公司建立深职院思科网络学院,与深圳渣打银行、现代计算机有限公司等多家企业开展“订单式培养”,为他们量身打造人才。许多校外实践教学基地直接录用学院毕业生。
[参考文献]
[1]沈耀泉.论高职院校专业管理委员会的建设及发展[J].深圳职业技术学院学报,2002,(3).
[2]吴岩,张炼.产学研合作,解决高职发展瓶颈问题[C].第三次全国高职高专教育产学研结合经验交流会论文集,2004,(5).
(School of Biological and Chemical Engineering Zhejiang University of Science and Technology)
Abstract: With the in-depth development of high-performance concrete superplasticizer become essential components to improve the performance of concrete. Superplasticizer refers to the chemical additive which can enhance the slump highly and maintain it for a long time while it can significantly reduce water consumption of mixing additives. Polyacrylic acid superplasticizer have such advantages as high strength, heat resistance, durability, antiweather ability, and other excellent performance. Because of these good characteristics of polyacrylic acid superplasticizer it becomes a global hotspot of superplasticizer field. Based on polycarboxylate type superplasticizer preparation and test of the product properties, this paper focused mainly on studying the effects of the macromonomer synthesis, superplasticizers synthesis method, MPEG origin, the MPEG molecular weight and molecular weight distribution and other factors on the product performances. By comparing the test results, the performances of polycarboxylic plasticizers and Naphthalene plasticizing agent are discussed. Summary of new superplasticizers with higher performances in the future research, and the direction to the development of them were proposed.
Keywords: polycarboxylic superplasticizer;fluidity;MPEG mechanism; molecular structure design.
目 录
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目 录 III
1. 绪论 1
1.1 课题研究内容及意义 1
1.2 文献综述 2
1.2.1 塑化剂的发展概况 2
1.2.2聚羧酸系超塑化剂的作用机理 4
1.2.3 国内外聚羧酸系超塑化剂的研究进展 5
1 聚羧酸系超塑化剂的研究概况 5
2 聚羧酸系超塑化剂的分子结构设计 6
3 聚羧酸系超塑化剂合成方法 7
4 聚羧酸系超塑化剂研究中的几个问题 8
2. 实验部分 11
2.1 试验材料 11
2.1.1 合成塑化剂原料和试剂: 11
2.1.2 水泥净浆试验材料: 11
2.2 实验设备 11
2.3 合成工艺流程 12
2.4 实验方法 12
2.4.1 第一步 大单体的合成 12
2.4.2 第二步 塑化剂的合成 12
2.4.3 塑化剂含固量的测定 13
2.4.4 水泥净浆流动度的测试 13
3. 结果与讨论 14
3.1不同分子量的MPEG对产物分散性能的影响 14
3.2不同产地的MPEG对产物分散性能的影响 14
3.3 不同的聚醚混合对产物分散性能的影响 15
3.4 引发剂对产物分散性能的影响 16
3.5 PPG对产物分散性能的影响 17
3.6聚羧酸系超塑化剂与萘系塑化剂性能比较 18
4.总结与展望 19
4.1 总结 19
4.2 展望 19
致 谢 20
参考文献: 21
1. 绪 论
1.1 课题研究内容及意义
随着混凝土技术的进步,不断向着高工作性、高强、高耐久或特种性能的方向发展,混凝土外加剂已成为混凝土中必不可少的组份之一。
塑化剂是指能增加水泥浆流动性而不显著影响含气量的材料。它是在水灰比保持不变的情况下,能提高和易性;或是同样的和易性,可使混凝土用水量降低,提高混凝土强度的外加剂[1]。2O世纪30年代到60年代,普通塑化剂的应用和发展速度较快,主要为松香酸钠、木质素磺酸钠、硬脂酸盐等有机物;从60年代到80年代初发展为超塑化剂,代表产品为萘磺酸甲醛缩合物(NSF)和三聚氰胺磺酸甲醛缩合物(MSF);从90年代起,聚羧酸系超塑化剂,具有单环芳烃型结构特征的被称为氨基磺酸系的超塑化剂得到迅速的发展。
塑化剂在大幅度降低拌合用水量的同时赋予混凝土高流动性,这样既利于施工,又可最大限度地减少水泥石中的毛细管孔隙和混凝土骨料与水泥石之间的界面缝隙,提高混凝土的强度和耐久性。并且掺用外加剂后,每立方米混凝土中大约可以节省水泥15%-20%,还能辅助粉煤灰、矿粉等胶结料的充分利用。
超塑化剂是高流动性、高强混凝土中一种不可缺少的组分,随着高分子合成化学和高分子设计理论不断取得新的进展,研究者对聚羧酸系超塑化剂进行了大量的研究。聚羧酸系超塑化剂是一种分子结构为含羧基接枝共聚物的表面活性剂,其主要特点为:减水率高,有早强作用,流动性能保持好,分子结构自由度大、外加剂合成技术上可控制的参数多、可通过分子设计和聚合工艺改变生产多种不同性能的聚合物、适合不同的具体应用条件,环境不造成污染。
目前单环芳烃型超塑化剂的稳定性不佳,容易泌水,在减水作用充分发挥前成型的试块,混凝土内部容易形成泌水通道而产生初始结构缺陷,硬化混凝土力学性能及耐久性均会受到影响,因此该塑化剂不适合直接用于现场搅拌混凝土,而适合预拌混凝土;而聚羧酸系超塑化剂与不同种类的水泥有相对更好的相容性,即使在低掺量时,也能使混凝土具有高流动性,并且在低水灰比时具有低粘度和良好的保塌性能。
因此使用聚羧酸系超塑化剂,可用更多的矿渣或粉煤灰取代水泥,从而降低成本等。聚羧酸系超塑化剂对于大体积混凝土工程、大跨度海上工程等具有十分重大的意义。
1.2 文献综述
1.2.1 塑化剂的发展概况
混凝土外加剂(以塑化剂为主体的复合外加剂)为混凝土中必不可少的一种有用组分,在混凝土生产技术中逐步起到核心作用,发挥了巨大的功效,掺用外加剂后,每立方米混凝土中大约可以节省水泥15%-20%,还能辅助粉煤灰、矿粉等胶结料的充分利用。目前外加剂品种很多,并已形成系列产品供使用。其中最常用最重要的混凝土外加剂即为塑化剂[2]。
塑化剂又称为分散剂或减水剂,在大幅度降低拌合用水量的同时赋予混凝土高流动性,这样既利于施工,又可最大限度地减少水泥石中的毛细管孔隙和混凝土骨料与水泥石之间的界面缝隙,提高混凝土的强度和耐久性。其种类很多,国内外将其分为标准型、引气型、缓凝型、早强型等。应用于建筑施工方面的减水剂大致有四大类:(1)萘系——萘磺酸盐甲醛缩合物;(2)三聚氰胺系——三聚氰胺磺酸盐缩合物;(3)氨基磺酸系——芳香族氨基磺酸聚合物;(4)多羧酸系&m dash;—烯烃马来酸酐共聚物(结构式见下)。
前三种主要通过磺化缩合,将来强极性磺酸基官能团的单体缩聚而得到的产物。有的在合成过程中使用了甲醛,施工后游离甲醛不断挥发,污染生活空间,严重影响了消费者的身心健康,有的产品因减水率不高,混凝土塌落度损失过快难以满足实际工程的施工要求,制约了其发展从某种意义上说,目前各国在混凝土技术上的差距最重要的特征就是外加剂尤其是超塑化剂的发展水平。因此,新型超塑化剂的开发仍是目前国内外研究的热点。
塑化剂用于混凝土拌合物中,主要起三个作用:
(1)为提高混凝土的浇注性能,在不改变混凝土组分的条件下,改善混凝土工作性;
(2)在给定的工作条件下,减少拌合水和混凝土的水灰比,提高混凝土的强度和耐久性;
(3)在保证混凝土浇注性能和强度的条件下,减少水和水泥的用量,减少徐变、干缩、水泥水化热等引起的混凝土初始缺陷的因素[3]。
目前,使塑化剂高性能化主要有三个途径:①通过复合手段,添加其它助剂克服高效塑化剂自身的缺点,复合多功能外加剂性能得不到根本性的改变,但在各国现在仍然是很实用的途径;②通过改变塑化剂分子的某些参数优化NSF、MSF,如分子量、分子分布、磺化程度等,或将其它系列塑化剂部分替代PNS、PMS,而获得性能与掺量之间更加线性化的效果,更好地保持混凝土的坍落度,但还存在一些小的缺点,如在引气、缓凝、水等方面不易控制;③探索完全不同与NSF、MSF的“理想”聚合物。根据已有的外加剂知识,从聚合物分子设计的角度优化设计高性能塑化剂,使其具有很高的减水率和长时间保持混凝土坍落度的性能,可以达到一定的引气量,在相当宽的范围内可以自由设定使用量。聚羧酸系塑化剂是完全不同与NSF、MSF的“理想”塑化剂,它与不同水泥有相对更好的相容性,尤其是高强高流动性混凝土所不可缺少的材料。目前,世界许多国家都在致力于研究开发聚羧酸系超塑化剂。
1.2.2聚羧酸系超塑化剂的作用机理
超塑化剂应用中存在的突出问题就是坍落度损失问题,尤其对于坍落度较大的泵送混凝土或流态混凝土。坍落度损失的原因,有人认为是伴随水泥水化反应而产生的化学凝聚及水泥粒子之间的冲突而形成的物理凝聚形成了三维网状结构,阻碍了水泥粒子的分散稳定性,导致混凝土的流动性在短时间内迅速下降;此外其损失也与水泥与超塑化剂相容性不好有紧密的联系,水泥中的硫酸盐形态和含量是影响相容性的主要因素。
聚羧酸系超塑化剂是新型超塑化剂,由于其特有的分子结构,具有许多优良的性能,能有效的解决坍落度损失的问题,但其作用机理目前尚未完全清楚。目前,不少文献中认为混凝土的塑化效果取决于超塑化剂对水泥粒子的分散性和分散稳定性,其原理基本立足于静电斥力和位阻斥力;以下是其中一些观点:
(1)羧基(-COOH)、羟基(-OH)、胺基(-NH2)、聚氧烷基(-O-R)等与水亲和力强的极性基团主要通过吸附、分散、润湿、等表面活性作用,对水泥颗粒提供分散和流动性能,并通过减少水泥颗粒问摩擦阻力,降低水泥颗粒与水界面的自由能来增加新拌混凝土的和易性。聚羧酸系超塑化剂对水泥粒子产生齿形吸附,其支链上引入的多个聚氧烷基烯类基团[-(CH2CH2O)m-R],其醚键的氧与水分子形成强力的氢键,并形成亲水性立体保护膜,该保护膜既具有分散性,又具有分散保持性。引入一定量的羟基(-OH)起到浸透润湿作用,也提高了分散效果。同时聚羧酸系超塑化剂吸附在水泥颗粒表面,羧基(-COOH),磺酸基(-SO3H)使水泥颗粒带上负电荷,从而使水泥颗粒之间产生静电排斥作用并使水泥颗粒分散,导致抑制水泥浆体凝聚的倾向,增大了水泥颗粒与水的接触面积,使水泥充分水化。在扩散水泥颗粒的过程中,放出凝聚体所包围的游离水,改善了和易性,减少了拌水量。
(2)聚羧酸系超塑化剂对水泥有较为显著的缓凝作用,减少混凝土的坍落度损失。这主要由于聚羧酸系超塑化剂中羧基充当了缓凝成分,R-COO-与Ca2+离子作用形成络合物,降低溶液中的Ca2+离子浓度,延缓Ca(OH)2形成结晶,减少C-H-S凝胶的形成,对水泥的初期水化产生抑制作用,延缓了水泥水化,但随着水化的不断进行,络合物自行分解,因而不影响水泥的继续水化。
(3)聚羧酸系超塑化剂分子链的空间位阻效应。聚羧酸系超塑化剂分子在水泥颗粒表面呈齿形吸附结构,在胶凝材料的表面形成吸附层,聚合物分子吸附层相互接近交叉时,聚合物分子链之间产生物理的空间阻碍作用,防止水泥颗粒的凝聚,这是羧酸系超塑化剂具有比其它体系更强的分散能力的一个重要原因。
(4)混凝土流动性、坍落度的保持,这与超塑化剂吸附状态关系非常紧密,聚羧酸系超塑化剂对水泥的吸附为齿形吸附,整个高分子有许多侧链基团,形成立体状吸附,其吸附能力远大于萘系超塑化剂的柔性链横卧吸附,即使水泥粒子表面很快形成水化产物层也无法将这些侧链、支链全部覆盖,水泥粒子也就难以再次凝聚,这是聚羧酸系超塑化剂分散能力远大于萘系超塑化剂的原因。加之聚羧酸系超塑化剂分子结构中存在的聚醚基团,能与水形成氢键,形成了较厚的亲水性立体保护膜,提供了水泥粒子的分散稳定性,有利于混凝土流动性、坍落度的保持。
1.2.3 国内外聚羧酸系超塑化剂的研究进展
1 聚羧酸系超塑化剂的研究概况
在我国,工程上使用最多的是萘系超塑化剂,其它种类产品应用程度相对较少,目前,出于环保、经济以及工程的需要,混凝土外加剂向着高性能、多功能化、绿色化、国际标准化的方向发展,研究开发、推广使用性能更优的聚羧酸系超塑化剂成为一个热点。近年来,国内不少研究者通过分子设计途径不断探索聚羧酸系超塑化剂的合成方法,但由于成本和技术性问题,从超塑化剂原材料选择到生产工艺、降低成本、提高性能等许多方面,还存在很多不足[4] 。据报道,国产的聚羧酸系超塑化剂已在上海磁悬浮列车轨道梁、上海东海大桥、杭州湾跨海大桥、苏(苏州)通(南通)大桥等重点工程得到成功运用,但是从全国范围来看,使用聚羧酸系超塑化剂配制的混凝土还是少之甚少,我们所在的重庆地区50多家搅拌站无一使用聚羧酸系超塑化剂进行商品混凝土生产。可见,国内研制的聚羧酸系超塑化剂离大面积的应用阶段还有一段距离[5]。
日本是研究和应用聚羧酸系超塑化剂最多和最成功 的国家,超塑化剂的研究已从萘系基本上转向了聚羧酸系超塑化剂,1998年日本聚羧酸系产品已占所有高性能超塑化剂产品总数的60%以上,到2001年为止,聚羧酸系超塑化剂用量在超塑化剂中已超过了80%。在日本,聚羧酸系超塑化剂的生产已经形成了一定的规模,大量应用于高层建筑。
美国超塑化剂的发展相比日本晚一些,目前美国正从萘系、蜜氨系塑化剂向聚羧酸系超塑化剂发展。近年来,在北美和欧洲的一些研究者的论文中,也有许多关于研究开发具有优越性能的聚羧酸系超塑化剂的报道,研究中心内容逐渐从磺酸系超塑化剂的改性向聚羧酸系超塑化剂过渡[6]。
2 聚羧酸系超塑化剂的分子结构设计
聚羧酸系超塑化剂的分子结构设计是在分子主链或侧链上引入强极性基团羧基、磺酸基、聚氧化乙烯基以及分子体积较大的苯环、萘环等,使分子具有梳形结构。通常可用图1来表示聚羧酸系超塑化剂的化学结构,而实际代表物的化学式只是其中某些部分的组合,其中R代表氢原子或甲基,M1代表碱金属离子,M2分别代表碱金属离子、铵离子、有机胺等,n1、n2 、n3、n4、n5、n6代表聚合度[7]。
图1 聚羧酸系超塑化剂的分子结构式
聚羧酸系超塑化剂作为一种表面活性剂在水中是否容易溶解,即它的亲水性大小,取决于组成它的亲水基和疏水基官能团的相对强度,即H_L_B值(亲水亲油平衡值)的大小;此外,吸附状态对流动性的保持、坍落度的控制的影响是最重要的,因而需要根据超塑化剂在不同的使用场合设计出不同分子结构模型以满足不同的应用要求。根据国内外文献的报道,一般认为聚羧酸系超塑化剂分子结构设计通常需要考虑如下几个重要方面:
(1)共聚反应中强离子型、弱离子型及非离子型单体三者之间的比例。合适的比例下,得到的聚羧酸大分子序列结构适宜,分子内电荷的分布既保证水泥粒子之间有强烈的静电斥力使粒子分散,同时减弱链内基团之间的相互作用力,促使超塑化剂能更牢固的吸附于水泥粒子表面,从而延缓了水泥粒子的二次凝聚。
(2)相对分子质量。相对分子质量太大,由于絮凝作用使得混凝土流动性变差;相对分子质量太小,分散效果差,控制混凝土坍落度损失的能力不高,适当分子量的超塑化剂可以在水泥颗粒之间形成桥,从而使得混凝土拌合物具有良好的粘聚性。
(3)主链长度。超塑化剂的主链越长,单位链长所带的活性基团越多,混凝土的分散性与分散稳定性越好;混凝土分散效果相同时,主链长度减小,混凝土的流动性提高,凝结时间延长,此时,主链的长短对混凝土坍落度的损失影响不大。
(4)支链长度与接枝密度[8]。主链分子量相同时,适当增长侧链,超塑化剂的分散性提高,稳定性也更好,但是侧链长度太长,单体间聚合时空间位阻增加将会导致主链分子量下降,此时超塑化剂的引气作用增加,使超塑化剂的使用受到限制;主链分子量相同,接枝链长度一定时,适当调整接枝链的密度使空间位阻效应增加,有利于提高分散性和分散稳定性[9]。
3 聚羧酸系超塑化剂合成方法
总体上可将聚羧酸系塑化剂分为两大类,一类是以马来酸酐为主链接枝不同的聚氧乙烯基(EO)或聚氧丙烯基(PO)支链;另一类以甲基丙烯酸为主链接枝EO或PO支链。此外,也有烯丙醇类为主链接枝EO或PO支链。由于技术保密的原因,这种具有聚合活性的大单体的合成很少有文献报道过。从目前所收集的资料来看,聚羧酸系超塑化剂合成方法大体上有以下几种[10] :
(1)可聚合单体直接共聚
这种合成方法一般是先制备具有聚合活性的大单体(通常为甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸醋),然后将一定配比的单体混合在一起直接采用溶液聚合而得成品。这种合成工艺看起来很简单,但前提是要合成大单体,中间分离纯化过程比较繁琐,成本较高。
(2)聚合后功能化法
该方法主要是利用现有的聚合物进行改性,一般是采用已知分子量的聚羧酸,在催化剂的作用下与聚醚在较高温度下通过醋化反应进行接枝。但这种方法也存在很大的问题:现成的聚羧酸产品种类和规格有限,调整其组成和分子量比较困难;聚羧酸和聚醚的相容性不好,醋化实际操作困难;另外,随着醋化的不断进行,水分不断逸出,会出现相分离。当然,如果能选择一种与聚羧酸相容性好的聚醚,则相分离的问题完全可以解决。
(3)原位聚合与接枝
该方法主要是为了克服聚合后功能化法的缺点而开发的,以聚醚作为羧酸类不饱和单体的反应介质。该反应集聚合与醋化于一体,当然避免了聚羧酸与聚醚相容性不好的问题。
从文献来看,目前合成聚羧酸系塑化剂剂所选的单体主要有四种:
1.不饱和酸—— 马来酸酐、马来酸和丙烯酸、甲基丙烯酸;
2.聚链烯基物质—— 聚链烯基烃及其含不同官能团的衍生物;
3.聚苯乙烯磺酸盐或醋;
4.(甲基)丙烯酸盐、醋或酰胺等。
4 聚羧酸系超塑化剂研究中的几个问题
目前在我国聚羧酸系超塑化剂的研究只是处在实验室合成阶段,要系统的研究这种新型的超塑化剂仍然存在着很多的困难,对它的合成、作用机理和应用等方面的研究都存在一些尚待进一步深入的问题:
第一:由于塑化剂大多数在水体系中合成,难以了解不同单体间复杂的相互作用;
第二:表征对塑化剂分子的方法存在局限性,尚不能清楚解释塑化剂化学结构与性能的关系.缺乏从微结构方面的研究;
第三:虽然聚羧酸系超塑化剂与水泥的相容性比其它种类塑化剂更好,但在混凝土流动性方面。当水泥和外加剂共同使用时,往往发生混凝土塌落度损失太快及快硬等现象,仍存在水泥和化学外加剂相容性问题;
第四:在使用高性能塑化剂的混凝土中,当单位水量减少,塌落度增大时,常常发生塑化剂用量过大、混凝土粘性太大、出现离析泌水现象、泵送困难等问题。纵观国内外聚羧酸系超塑化剂的发展,国外(尤其是日本)已形成了相当规模的技术与产品市场。而且在其强大的技术力量支持下,正以较高的速度发展壮大,很多产品已进入中国市场。为了缩小与国外的差距。必须吸取国外先进技术经验,同时加强聚羧酸系塑化剂的基础研究。从目前的情况来看,应该从以下几个方面进行研究:
(1)对大减水、高保坍、低缓凝、低引气的聚合物如何进行分子设计;
(2)具有聚合活性的聚乙烯(或丙烯)类大单体的合成研究;
(3)聚合工艺的优化(生产成本、环保两方面);
(4)梳形聚合物的支链链长(EO或PO链节数)和支链上的封端基 团对减水、引气、缓凝的影响;
(5)梳形聚合物的主链链长和官能团对减水、引气、缓凝的影响;
(6)聚羧酸类超塑化剂与传统塑化剂的协同效应研究,从而也可进一步降低成本[11]。
2. 实验部分
2.1 试验材料
2.1.1 合成塑化剂原料和试剂:
甲氧基聚乙二醇(MPEG),工业品,上海天助化工厂/南京威尔化工厂/进口;
(甲基)丙烯酸(MAA或AA),工业品,上海化学试剂采购供应五联化工厂;
过硫酸铵(APS),分析纯,天津市博迪化工有限公司;
阻聚剂:氢醌,吩噻嗪,分析纯,江苏安利化工有限公司;
催化剂:浓硫酸,分析纯,宜兴市展望化工试剂厂;
链转移剂:甲基丙烯磺酸钠(SMAS),分析纯,宜兴市展望化工试剂厂;
中和剂:氢氧化钠溶液,浓度30%,自制
马来酸酐,又名顺丁烯二酸酐 分子式 C4H2O3,分析纯AR 上海凌峰化学试剂有限公司
聚丙二醇(PPG),化学醇,南京威尔化工厂。
2.1.2 水泥净浆试验材料:
水泥:钱潮水泥,425号;基准水泥,425号;
水:自来水;去离子水;
减水剂:试验合成的聚羧酸类物质;
2.2 实验设备
电子天平(梅特勒-托利多常州称重设备系统有限公司),TC—15套式恒温器(海宁市新华医疗器械厂),S—212恒速搅拌器(上海申胜技术有限公司),SHZ-D(Ⅱ)循环水式真空泵(巩义市英峪予华仪器厂),秒表(上海秒表厂),NJ-160A 水泥净浆搅拌机(无锡建化仪器机械有限公司)
2.3 合成工艺流程
水打底分别缓慢滴加大单体和APS引发剂(3:1)
2.4 实验方法
2.4.1 第一步 大单体的合成
称取一定量的甲氧基聚乙二醇于大烧杯中,放置电热套上加热熔解,注意搅拌均匀,不可加热过久,否则高温会使甲氧基聚乙二醇发生分解变质,即颜色变成深黄色且变浑浊。将甲氧基聚乙二醇加入到装有机械搅拌浆、水银温度计、冷凝管的四口烧瓶中(要求以上仪器干燥,确保无水),然后接入循环水式真空泵,搅拌、加热到120oC,真空恒温脱水一小时。再通入氮气,按比例依次加入阻聚剂、甲基丙烯酸、浓硫酸,恒温120-125oC 反应5小时,冷却至50oC,加30%NaOH溶液,调pH值至7.0。搅匀冷却,即制得大单体液。
2.4.2 第二步 塑化剂的合成
在装有机械搅拌浆、水银温度计、冷凝管的四口烧瓶中,加入一定量去离子水打底,加热到90oC后,用恒流泵分别将过硫酸铵(APS)和去离子水的混合溶液以及大单体液滴加到四口烧瓶中,恒温90oC反应滴加4小时,然后再用恒流泵将过硫酸铵(APS)和去离子水的混合溶液滴加到四口烧瓶中,恒温90oC反应滴加0.5小时,冷却至50oC,加30%NaOH溶液调PH至7.0。搅匀冷却,称重记录。
2.4.3 塑化剂含固量的测定
使用干燥恒重的表面皿,在分析天平上准确称空重后,再称取5克左右净重的塑化剂,送入恒温干燥箱中,在120oC下恒温3小时至恒重,冷却后称固体重量,并计算出相应的固含量。本次试验所得样品大致为红棕色液体,略稠,测得固含量约为18.04%。
2.4.4 水泥净浆流动度的测试
称取300克水泥,倒入湿布擦过的不锈钢杯内,加入87克水和2.4克塑化剂(W/C=0.29,塑化剂掺量为水泥重量的0.8%),放到水泥净浆搅拌器,先慢速搅拌二分钟,停止几秒再快速搅拌二分钟。将用湿布擦过的锥截体(上口径36mm,下口径60mm,高度60mm,内壁光滑的金属制品)水平放置在用湿布擦过的玻璃板上,将拌好的浆体迅速注入锥截体,刮平。将锥截体在垂直方向上迅速提起,30s后,量取垂直和水平方向上的直径(mm),所得数据即为水泥静浆的流动度,流动度损失试验则从开始至120分钟的时间范围内,每1小时进行一次。
3. 结果与讨论
3.1不同分子量的MPEG对产物分散性能的影响
此次实验合成超塑化剂的原料为甲基丙烯酸(MAA)和甲氧基聚乙二醇(MPEG),但MPEG的分子量不同。MPEG的分子量分别为1000,1300,2000。在相同条件下,合成所得超塑化剂测得的水泥净浆流动度结果可见表1。
表1 不同分子量的MPEG对产物分散性能的影响
MPEG分子量 流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
MPEG1000 167×170 135×135 121×118
MPEG1300 186×182 142×142 119×119
MPEG2000 135×135 100×100 85×85
注:水 87g;超塑化剂 2.7g;钱潮水泥
由上表可见,以分子量1000的MPEG为原料的超塑化剂的分散性能要比分子量1300的MPEG为原料的超塑化剂差。由此可知以分子量小的MPEG为原料的超塑化剂的分散性能差,但保持性好。聚羧酸盐超塑化剂的分子量是影响其分散效果的重要因素。分子量过小,塑化剂引气量增大,混凝土塌落度损失极快;分子量过大,则容易成为絮凝剂,混凝土流不动。
3.2不同产地的MPEG对产物分散性能的影响
此次实验合成超塑化剂的原料为甲基丙烯酸(MAA)和甲氧基聚乙二醇(MPEG),但MPEG的产地不同。分别为南京MPEG1000,天助MPEG1000,台界MPEG1000,皇马MPEG1000,在相同条件下,合成所得超塑化剂测得的水泥净浆流动度结果可见表2。
表2 不同产地的MPEG对产物分散性能的影响
不同产地的MPEG 流动度(mm)
初始 1小时以后
南京MPEG1000 170×174 141×141
天助MPEG1000 168×169 132×134
台界MPEG1000 164×*160 129×131
皇马MPEG1000 167×171 134×136
韩国MPEG1000 154×160 120×125
克莱恩MPEG1000 194×190 160×155
注:水 87g;超塑化剂2.7g;钱潮水泥
由表2可见,在分子量都为1000的MPEG,以克莱恩生产的MPEG为原料的超塑化剂的分散性能最好;分子量相同的MPEG为原料的超塑化剂的保持性都差不多。
产生的原因:虽然同样都是MPEG1000,其平均分子量均为1000,但是其分子量分布却是大不相同,这个是造成各减水剂性能差异的最主要的原因。
3.3 不同的聚醚混合对产物分散性能的影响
不同种类MPEG分别与南京MPEG1000按相同比例混合。在相同条件下,合成所得超塑化剂。把这些超塑化剂和全部是南京MPEG1000为原料合成的超塑化剂进行对比。测得的水泥净浆流动度结果可见表3,表4。
表3 不同的聚醚混合对产物分散性能的影响
编号 南京MPEG 流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
1 MPEG1000 187×187 163×155 138×139
2 MPEG1000:MPEG2000(4:1) 181×180 142×144 133×128
注 :水 87g;超塑化剂 2.4g;钱潮水泥
表4 不同的聚醚混合对产物分散性能的影响
编号 南京MPEG 流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
1 MPEG1000 200×202 145×142 134×135
2 MPEG1000:MPEG750(4:1) 204×205 150×145 129×128
3 MPEG1000:MPEG400(4:1) 170×175 135×134 115×116
注:水 87g;超塑化剂 2.4g;钱潮水泥
几种混合聚醚为原料制备的塑化剂性能除以(MPEG1000:MPEG750=4:1)为原料的性能较MPEG1000为原料的流动性能有所提高,其他的均为达到预期目的。
3.4 引发剂对产物分散性能的影响
本次实验在合成超塑化剂的时候分别添加不同比例的引发剂和相同量的SMAS。在相同的条件下,合成所得超塑化剂测得的水泥净浆流动度结果可见表5。
表5 引发剂对产物分散性能的影响
引发剂用量 塑化剂溶液的粘度 流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
0.6% 8 没有流动性 没有流动性 没有流动性
1.2% 14 没有流动性 没有流动性 没有流动性
1.8% 33.5 没有流动性 没有流动性 没有流动性
2.4% 35 没有流动性 没有流动性 没有流动性
3.0% 22 215×218 205×206 205×210
11.8% 12 235×235 235×235 225×230
注:水 87g;超塑化剂2.7g;钱潮水泥
由上表可见引发剂用量的增加可增大水泥颗粒的分散性。但由于引发剂用量增大到一定程度时,水泥净浆的流动性反而有所降低。所以在3.0%到11.8%之间可能有一个最大值。还需进一步做实验来验证。
根据以上假设设置一组实验来验证假设是否正确。实验结果见表6。
表6 引发剂对产物分散性能的影响
引发剂用量 水泥净浆流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
3% 248×245 207×208 187×189
6% 255×253 250×246 239×232
9% 250×250 223×230 206×212
12% 222×230 209×215 194×200
注:水 87g;超塑化剂2.7g;钱潮水泥
从上表可见在3%到12%之间有一个最大值,说明以上的假设是正确的。
3.5 PPG对产物分散性能的影响
在二步法合成聚羧酸盐超塑化剂中,往往会出现塑化剂引气量过高的问题。引气量可以增加流动性,气泡在水泥颗粒之间起到作用,使其保持性增加,但它也会导致混凝土及其水泥浆强度下降,这样将危机建筑施工的安全。所以为控制塑化剂中的含气量,在原料MPEG中加入具有消泡功能的PPG,期望达到能减低塑化剂中的含气量的目的。实验结果见表7。
表7 PPG对产物分散性能的影响
原料 水泥净浆流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
不含PPG 265×270 265×265 265×270
含5%PPG 270×275 260×260 270×265
注:水87g,减水剂2.4g,基准水泥
由上面的数据我们可以得出的结论是,本次实验完全没有达到预期的目标,即本次实验是失败的,因为含气量并没有减少,且流动性方面两者也差不多,因此我们可以断定,加入PPG后,塑化剂性能并没有本质改变。分析实验失败的原因,可能是实验过程中,加入PPG的方式不对,使得PPG并未起到消泡的功能。
3.6聚羧酸系超塑化剂与萘系塑化剂性能比较
聚羧酸系超塑化剂以南京MPEG1000做实验原料;萘系塑化剂则用萘系塑化剂(FDN)和少量的十二烷基磺酸钠(K12)混合做实验原料。实验结果见表8。
表8 聚羧酸系超塑化剂与萘系塑化剂性能的比较
减水剂 掺量 水泥净浆流动度(mm)
减水剂 水 初始 1小时以后
聚羧酸系超塑化剂 2.4g(22.5%) 87g 205×205 90×90
萘系塑化剂 1.5g(FDN)+0.02gK12 87g 210×215 150×155
注:钱潮水泥
由表8的数据可知,聚羧酸系超塑化剂不仅在初始流动度方面超过了萘系塑化剂,在保持性方面,则更加超过了萘系塑化剂;而且在掺量方面,如折算成固体掺量,萘系为1.5g,聚羧酸系为2.4×22.5%=0.54g,从数据上可以看出,聚羧酸系固掺量要比萘系小的多。
表9 聚羧酸系超塑化剂与萘系塑化剂混凝土对比实验
使用不同减水剂混凝土 掺量(占总重的百分比 混凝土流动度(mm)
初始 1小时以后 2小时以后
聚羧酸系 1.1%(22.5%) 210×210 210×210 205×205
萘系 1.0%(干粉) 210×210 140×140 80×80
注:钱潮水泥
凝土配合比:水泥:3.024kg;干沙子:5.84kg;石子:9.54kg;水:1.28kg;实验结果显示: 两种不同的塑化剂作为外加剂的混凝土在初始流动度方面是差不多的,但是在保持性方面,无论是1小时还是2小时之内的流动性萘系的都不如烯丙基的;再从掺量方面看,烯丙基固含量为1.1%×22.5%=0.2475%,而萘系固含量为1%,相差4倍多,烯丙基塑化剂的掺量远小于萘系塑化剂的使用量。 综合烯丙基和萘系塑化剂的水泥净浆和混凝土实验数据,烯丙基塑化剂的水泥净浆流动度比萘系要大,保持性好,混凝土流动度也比萘系塑化剂好,同样保持性也要比萘系的好;还有在塑化剂的使用掺量方面,比萘系塑化剂的使用掺量要小的多,可以得出结论,烯丙基系塑化剂的性能整体上已经超越了萘系塑化剂。
4.总结与展望
4.1 总结
1.不同厂家生产的和不同分子量的MPEG对超塑化剂的流动性有影响。MPEG分子量越小初始流动性越好,但保持性差。
2.聚羧酸系超塑化剂的分子量及分子量分布也是影响其分散效果的重要因素。分子量过小,塑化剂引气量增大,混凝土塌落度损失极快;分子量过大,则容易成为絮凝剂,混凝土流不动。
3.引发剂用量的增加可增大水泥颗粒的分散性,但当引发剂用量增大到一定程度时,水泥净浆的流动性反而有所降低。这是因为引发剂用量较少时,所合成的分子量相对较大,引发剂用量较大时,所合成的超塑化剂分子量相对较小,而分子量过小,不利于聚羧酸系超塑化剂空间位阻效应的发挥,分子量过大,不但易产生絮凝现象,导致水泥净浆粘性变大,还会“屏蔽”主链上发挥减水作用的功能基团如羧基、磺酸基,从而引起水泥净浆分散性的降低。
4.烯丙基塑化剂的水泥净浆流动度比萘系要大,保持性好,混凝土流动度也比萘系塑化剂好,同样保持性也要比萘系的好;还有在塑化剂的使用掺量方面,比萘系塑化剂的使用掺量要小的多,可以得出结论,烯丙基系塑化剂的性能整体上已经超越了萘系塑化剂。
5.在原料MPEG中加入具有消泡功能的PPG,合成超塑化剂并未达到预期 的消泡功能。
4.2 展望
超塑化剂的研究已成为混凝土材料科学中的一个重要分支,并推动着整个混凝土材料从低技术向高技术发展。展望未来,每一项混凝土技术的提高都需要开发最优的外加剂。随着合成与表征聚合物减水剂及其化学结构与性能关系的研究不断深入。随着对高性能减水剂的合成、作用机理、结构与性能等方面进行系统的理论研究,聚羧酸系超塑化剂将会普遍的应用在重要工程中,并进一步朝着多功能化、生态化、国际标准化的方向发展[12]。
致 谢
此次毕业论文设计可以顺利完成,首先我要感谢赵军子老师的指导和帮助,赵老师知识渊博,在梳形混凝土超塑化剂领域具备扎实的理论基础、丰富的实际工作经验和研究经验。在他的耐心指导下,不仅帮助我解决了试验和论文过程中的各种问题,同时他严谨的治学态度也给我留下了深刻的印象,使我终身受益。最后,还要感谢我的同组实验者楼航斌同学在实验过程中对我的全力配合和帮助。
在此,衷心感谢赵老师这三个多月来对我的帮助和指导,谢谢!
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