造纸黑液是工业废水的主要来源。造纸黑液中含有大量工业碱木质素,以及未降解的半纤维素、糖类和无机盐。黑液中的各组分有助于分散水泥颗粒、延长凝结时间,但目前却很少有造纸黑液用做砂浆外加剂的研究报道。本论文研究了不同来源木质素的物化性能,从分子结构的角度揭示其对砂浆应用性能的影响;采用物理复配和胺化反应两种手段对造纸黑液进行改性,制备出两种砂浆外加剂,并与商品化产品进行比较,评价其作为砂浆外加剂的可行性。主要结论如下:与松木碱木质素相比,甘蔗渣碱木质素具有更高的木质素含量和纯度,分子结构中酚羟基和羧基含量高,甲氧基含量低。甘蔗渣黑液的表面活性更高,起泡性能和稳泡性能更好,相同条件下,砂浆的用水量少,堆积密度低,保水率高,稠度损失小,后期强度大。通过单因素实验,研究了各种助剂对湿拌砂浆堆积密度、保水率、稠度损失和凝结时间的影响,确定了改性砂浆外加剂的最优配比(按质量分数计)为:74.5%的造纸黑液,1.8%的消泡剂,0.7%的减水剂,1.3%的引气剂,6.7%的增稠剂和15.0%的缓凝剂复配。当制备出的砂浆外加剂产品MBL的掺量为2%时,砂浆的初期堆积密度为1850kg/m3,4h稠度损失21.5%,保水率为88.7%,凝结时间23.76h,后期强度比最大为146%,各方面性能达到JG/T426-2013标准,效果甚至优于商品化砂浆外加剂产品。研究了甲醛和乙二胺的用量对造纸黑液胺化反应产物性能的影响。当黑液用量为87g,甲醛用量为16g,乙二胺用量为10g时,经胺化改性的产品可用于砂浆中。当外加剂掺量为0.3%时,砂浆达到标准稠度时的用水量为280g;堆积密度为1788 kg/m3,保水率为89.1%,但是稠度损失达到46.7%,超过30%,故在实际工程中,该体系还需复配缓凝剂使用。机理研究表明,胺化改性聚合物产品主要是通过微小气泡的润滑作用和引气作用,以及分子间的静电斥力作用使水泥颗粒分散开来,达到分散稳定的效果。