膠乳改性水泥砂漿的性能研究

研究摻加芳綸纖維對(duì)水泥砂漿抗折、抗?jié)B性能的影響。通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)摻加適量的芳綸纖維可以有效提高水泥砂漿的抗折、抗?jié)B性能。研究了芳綸纖維增強(qiáng)水泥砂漿的作用機(jī)理。

以氯丁膠乳作為改性劑,對(duì)氯丁膠乳砂漿的性能與摻量的關(guān)系做了系統(tǒng)的分析,同時(shí)介紹材料在工程中的應(yīng)用實(shí)例。

利用氧化還原引發(fā)體系,采用半連續(xù)乳液接枝共聚的方法合成了聚丁二烯接枝聚苯乙烯(pb-g-ps)接枝共聚膠乳,其中聚丁二烯(pb)與聚苯乙烯(ps)的質(zhì)量比為70/30,50/50和30/70.在固定流動(dòng)度為(175±5)mm,且在20℃水中養(yǎng)護(hù)6d,然后在20℃,相對(duì)濕度為65%的空氣中養(yǎng)護(hù)21d的混合養(yǎng)護(hù)條件下,考察了聚灰比、聚丁二烯與聚苯乙烯的質(zhì)量比對(duì)pb-g-ps膠乳改性水泥砂漿的水灰比、流動(dòng)度、保水率、抗壓和抗折強(qiáng)度以及吸水量的影響,并與羧基丁苯膠乳改性水泥砂漿進(jìn)行了性能對(duì)比試驗(yàn).結(jié)果表明:在一定摻量范圍內(nèi),膠乳都具有良好的減水作用,能有效提高砂漿的保水性能,顯著降低聚合物改性砂漿的毛細(xì)孔吸水率;加入聚合物對(duì)砂漿力學(xué)性能有重要影響,使其抗壓強(qiáng)度總體降低,抗折強(qiáng)度部分提高,因此,pb-g-ps膠乳可以作為水泥改性劑使用.

以氯丁膠乳作為改性劑,對(duì)氯丁膠乳砂漿的性能與摻量的關(guān)系做了系統(tǒng)的試驗(yàn),同時(shí)介紹該材料在工程中的應(yīng)用實(shí)例。

通過半連續(xù)乳液接枝聚合反應(yīng)合成了m(聚丁二烯)/m(苯乙烯)/m(甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯)為50/50/0,50/49/1,50/46/4的3種聚丁二烯接枝聚苯乙烯(st)和甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯(gma)共聚膠乳(pb-g-psg膠乳).水灰比為0.4(質(zhì)量比),將3種pb-g-psg膠乳用于制備膠乳改性水泥砂漿,考察了gma含量和聚灰比對(duì)該砂漿的流動(dòng)度、抗壓和抗折強(qiáng)度以及吸水速率的影響,并與sd623羧基丁苯膠乳改性水泥砂漿進(jìn)行了性能對(duì)比試驗(yàn).結(jié)果表明:在一定摻量范圍內(nèi),3種pb-g-psg膠乳改性水泥砂漿的流動(dòng)度隨gma含量的變化并不明顯,但均隨聚灰比的增加而增加;pb-g-psg膠乳能顯著降低水泥砂漿的吸水速率;pb-g-psg膠乳的摻入對(duì)水泥砂漿的力學(xué)性能有重要影響,這種砂漿的抗壓強(qiáng)度隨聚灰比的增加而降低,且小于參比水泥砂漿,聚灰比小于10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),抗折強(qiáng)度大于參比水泥砂漿,最高可達(dá)9.65mpa;pb-g-psg膠乳可作為水泥改性劑使用.

采用相反轉(zhuǎn)法制備高穩(wěn)定性環(huán)氧樹脂乳液,在環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿方面,著重探討了改性水泥砂漿的力學(xué)性能和吸水性,在環(huán)氧樹脂乳液改性水泥漿體方面,進(jìn)行了減水試驗(yàn),分析得出不同聚合物摻量水泥漿體的減水效果,同時(shí)進(jìn)行水泥凝結(jié)時(shí)間試驗(yàn).研究表明,聚合物的存在一方面延緩了水泥的水化速度,另一方面改善了硬化漿體的毛細(xì)孔結(jié)構(gòu).環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿的力學(xué)性能得到提高,抗?jié)B性得到改善.

針對(duì)水泥混凝土路面裂縫問題,用快硬硫鋁酸鹽水泥、苯丙乳液及適量外加劑研制了一種新型道路修補(bǔ)材料。研究了苯丙乳液對(duì)水泥砂漿的改性效果,結(jié)果表明:當(dāng)聚灰比為15%～20%時(shí),與空白試樣相比,改性砂漿28d抗折強(qiáng)度提高了39.00%～48.23%,28d彎折粘結(jié)強(qiáng)度提高了45.01%～49.60%,且收縮率較小。同時(shí)用掃描電鏡、能譜分析儀及壓汞儀對(duì)改性砂漿的微觀結(jié)構(gòu)和孔徑分布進(jìn)行了觀測和分析,探討了苯丙乳液對(duì)水泥砂漿的改性機(jī)理。

通過試驗(yàn)研究,探討了水灰比、聚灰比等因素對(duì)丙乳改性水泥砂漿工作性能、力學(xué)性能及其與既有混凝土黏結(jié)性能的影響。結(jié)果表明:在試驗(yàn)范圍內(nèi),水灰比、聚灰比對(duì)砂漿工作性能有一定影響。隨著聚灰比的增加,丙乳改性水泥砂漿抗壓強(qiáng)度逐漸下降,而抗折強(qiáng)度、綜合力學(xué)性能指標(biāo)增大;隨著水灰比的增加,綜合力學(xué)性能指標(biāo)減小。在一定范圍內(nèi)增加老混凝土表面粗糙度,能提高砂漿與既有混凝土黏結(jié)性能,隨聚灰比的增加,黏結(jié)拉拔強(qiáng)度有所增加。

文章對(duì)橡膠水泥砂漿的吸聲性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:橡膠的粒度和摻量、砂漿的水灰比、試樣的養(yǎng)護(hù)方式等因素都對(duì)其吸聲性能產(chǎn)生了影響。加入橡膠后水泥砂漿的導(dǎo)聲系數(shù)會(huì)減少,其中以混合膠粉的改性效果最好,其導(dǎo)聲系數(shù)較其他三種粒度的膠粉砂漿為最低,隨著橡膠摻量的增加,其吸聲效果也在增強(qiáng),吸聲系數(shù)越來越低,但當(dāng)摻量值達(dá)到40%時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)值為最少,砂漿的水灰比不同其隔熱效果也有很大區(qū)別,水灰比為0.5時(shí)吸聲系數(shù)最低。

分析了水性環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿的力學(xué)性能、粘結(jié)性能、收縮性能和耐久性能,用sem和mip分析了砂漿的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:摻加水泥用量的6%～10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),以固含量計(jì))水性環(huán)氧樹脂乳液可有效提高水泥基修補(bǔ)砂漿的力學(xué)性能和與老砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度,降低水泥砂漿的收縮值;水泥砂漿的抗?jié)B性、抗碳化性以及抗凍性能均隨水性環(huán)氧樹脂摻量的增加而顯著提高。較之未經(jīng)改性的普通砂漿,水性環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿結(jié)構(gòu)更為致密,連通孔的孔隙率和平均孔徑小。

聚合物改性水泥砂漿力學(xué)性能研究

利用羧甲基纖維素鈉、對(duì)苯乙烯磺酸鈉以及甲基丙烯酸丁酯在水介質(zhì)中用過硫酸鉀為引發(fā)劑,合成羧甲基纖維素鈉接枝對(duì)苯乙烯磺酸鈉/甲基丙烯酸丁酯(cmc-g-pss/pbma)乳液。將乳液提純提取出共聚物,共聚物采用傅麗葉紅外光譜進(jìn)行表征;用掃描電鏡對(duì)水泥砂漿進(jìn)行微觀形貌觀察。結(jié)果表明,在減水20%的條件下,當(dāng)cmc-g-pss/pbma的摻量為1.5%時(shí),對(duì)水泥砂漿抗壓性能的改性最為顯著;當(dāng)摻量為2.5%時(shí),對(duì)水泥砂漿抗折性能的改性最為顯著;為了取得抗壓性能和抗折性能均提升的試樣,可向聚合物摻量為1.5%的試樣中添加木質(zhì)素磺酸鈉增加乳液分散性,并用消泡劑磷酸三丁酯控制水泥砂漿的引氣量,取得了顯著的效果。

針對(duì)水泥基材料收縮裂縫問題,進(jìn)行了利用橡膠粒子與pva纖維復(fù)合改善水泥砂漿抗裂性的試驗(yàn)研究,并對(duì)橡膠粒子與pva纖維在水泥砂漿中的阻裂機(jī)理進(jìn)行了初步探討。試驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)摻橡膠粒子與pva纖維能明顯提高水泥砂漿的抗裂性能。當(dāng)橡膠粒子摻量為10%、pva纖維摻量為0.5%時(shí),可完全消除水泥砂漿的宏觀收縮裂縫。

以廢舊聚苯顆粒等體積取代水泥砂漿中的砂子,研究了廢舊聚苯顆粒摻量對(duì)水泥砂漿靜力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨聚苯顆粒摻量增加,砂漿流動(dòng)度先增加后下降,砂漿試樣7d、28d抗折抗壓強(qiáng)度均呈下降趨勢,3d抗折強(qiáng)度先增加后下降,抗壓強(qiáng)度下降緩慢;砂漿試樣3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度與密度存在線性關(guān)系,且線性關(guān)系都比較顯著。

本文主要從現(xiàn)如今許多在役混凝土構(gòu)建物老化、病害的現(xiàn)象對(duì)其進(jìn)行原因分析，同時(shí)通過了解其構(gòu)成的后果等方面來闡述聚合物改性水泥砂漿性能的重要性，歸納了聚合物砂漿的種類，并對(duì)國內(nèi)外對(duì)聚合物改性水泥砂漿性能的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，同時(shí)提出今后聚合物改性水泥砂漿性能需進(jìn)一步研究的一些問題。

研究了水性環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿的力學(xué)性能、粘結(jié)性能、收縮性能和耐久性能,用sem和mip分析了砂漿的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,摻加6%~10%水性環(huán)氧樹脂乳液可有效提高水泥基修補(bǔ)砂漿的力學(xué)性能和與老砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度,降低水泥砂漿的收縮值;水泥砂漿的抗?jié)B性、抗碳化性以及抗凍性能均隨水性環(huán)氧樹脂摻量的增加而顯著提高;較之未經(jīng)改性的普通砂漿,水性環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿的結(jié)構(gòu)更為致密,連通孔的孔隙率和平均孔徑小。

針對(duì)普通水泥砂漿抗折強(qiáng)度低、脆性大的特點(diǎn),摻加羧基丁苯聚合物乳液對(duì)普通砂漿進(jìn)行改性,研究其力學(xué)性能變化規(guī)律;用掃描電鏡(sem)和孔分布測定儀分析其微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,隨聚灰比(p/c)增大,改性砂漿內(nèi)部逐漸形成由聚合物和水泥水化產(chǎn)物交織構(gòu)成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),小于200孔隙體積率增大,孔徑細(xì)化,砂漿密實(shí)程度提高,脆性改善;改性砂漿抗壓強(qiáng)度降低,但抗折強(qiáng)度和折壓比升高,韌性加強(qiáng),同時(shí)其擴(kuò)展度增大,粘度先增大后降低。

重量比為50/50的聚丁二烯接枝聚苯乙烯(pb-g-ps)膠乳用于改性水泥砂漿。考察了聚合物對(duì)水泥重量比(聚灰比)和偶聯(lián)劑含量對(duì)膠乳改性水泥砂漿的流動(dòng)度、抗壓和抗折強(qiáng)度以及吸水量的影響。研究表明:改性砂漿的流動(dòng)度隨聚灰比和偶聯(lián)劑含量的增加而增加;膠乳和適量偶聯(lián)劑能降低改性砂漿的毛細(xì)孔吸水量;膠乳的加入使改性砂漿的抗壓強(qiáng)度降低,隨聚灰比的增加,改性砂漿抗折強(qiáng)度呈下降趨勢,偶聯(lián)劑的加入極大地改善了砂漿的力學(xué)性能。利用sem觀察到改性砂漿的結(jié)構(gòu)更加致密,界面結(jié)構(gòu)得到改善,觀察到了聚合物膜的纖維狀和互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。利用dsc對(duì)改性砂漿樣品進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:偶聯(lián)劑對(duì)水泥水化和晶形轉(zhuǎn)變具有重要影響。

硅灰和PB-g-PSG膠乳復(fù)合改性水泥砂漿的性能

通過半連續(xù)乳液接枝聚合反應(yīng)合成了m(聚丁二烯)/m(苯乙烯)/m(甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯)比例為50/46/4的聚丁二烯接枝苯乙烯(st)和甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯(gma)共聚膠乳(pb-g-psg)。水灰比為0.4(質(zhì)量比)時(shí),將硅灰和膠乳用于改性水泥砂漿,研究了硅灰摻量和膠乳摻量對(duì)改性水泥砂漿的流動(dòng)度、抗壓和抗折強(qiáng)度以及水吸收速率的影響。研究表明:在一定摻量范圍內(nèi),當(dāng)膠乳摻量增加時(shí),改性砂漿的流動(dòng)度增加,吸水率降低;當(dāng)硅灰摻量增加時(shí),流動(dòng)度降低,合適的硅灰摻量能降低改性砂漿的吸水率;膠乳和硅灰的復(fù)合摻入有益于砂漿力學(xué)性能的改善,改性砂漿的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度最高值分別為67.02mpa和7.40mpa;利用dsc和xrd研究了硅灰和膠乳對(duì)水泥水化的影響,結(jié)果表明:當(dāng)膠乳摻量增加時(shí),水泥水化程度呈先增后降趨勢,膠乳摻入10%時(shí),水泥水化程度最高。當(dāng)硅灰摻量增加時(shí),水泥水化程度呈下降趨勢,硅灰摻量為5%時(shí),水泥水化程度最高。綜上,膠乳和硅灰可以復(fù)合改性水泥砂漿。

研究了兩種控制方式(控制水灰比為0.4和控制流動(dòng)度為(170±50)mm)下,不同聚合物摻量對(duì)水泥砂漿的力學(xué)性能影響,以及不同齡期的聚合物水泥砂漿力學(xué)性能,研究表明,聚合物改性水泥砂漿具有較好的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度,較低的壓折比。

采用5種細(xì)度的廢舊輪胎橡膠粉制作橡膠砂漿,同時(shí)考慮naoh溶液改性和摻加硅灰改性的方法,進(jìn)行橡膠砂漿壓折比的影響因素分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：橡膠砂漿早期壓折比較小;橡膠粉越細(xì),摻量越大,橡膠砂漿壓折比越小。naoh溶液改性和摻加硅灰改性的方法均使橡膠砂漿的壓折比提高,且28d的壓折比提高更明顯。