【摘要】：減水劑已成為現(xiàn)代混凝土中必不可少的組分。聚合物乳液則常用來改善水泥砂漿的力學(xué)性能、防水性等多種性能,稱為聚合物改性砂漿。乳化瀝青與水泥復(fù)合的水泥瀝青砂漿作為一種特殊緩沖墊層材料在高鐵建設(shè)中大量應(yīng)用。減水劑、聚合物乳液、乳化瀝青(本文統(tǒng)稱為“化學(xué)外加劑”)加入到水泥基材料中,往往顯著影響其早期工作性。但長期以來,關(guān)于化學(xué)外加劑影響新拌水泥基材料工作性的規(guī)律與作用機(jī)理等基礎(chǔ)理論研究,嚴(yán)重滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展,業(yè)已成為束縛新型高效外加劑與高性能復(fù)合水泥基材料進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。流變性是表征水泥基材料工作性的重要內(nèi)容,與體系的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。本文旨在揭示新拌水泥基材料流變性與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系。基于流變學(xué)理論,分別選取不同尺度的化學(xué)外加劑:減水劑(10~100 nm)、聚合物乳液(100~1000 nm)和乳化瀝青(1~10μm),研究其對(duì)新拌漿體流變性的影響規(guī)律和作用機(jī)理。首先,測(cè)定流動(dòng)度、屈服應(yīng)力與塑性粘度隨水灰比、外加劑摻量、溫度和時(shí)間的變化;采用光學(xué)微流變儀研究漿體的粘彈性變化。其次,采用顯微鏡直接觀測(cè)與定量統(tǒng)計(jì)分析等手段,分析漿體微觀結(jié)構(gòu)特征。之后,針對(duì)不同分子結(jié)構(gòu)特征的聚羧酸聚合物,采用吸附量、zeta電位與水化量熱儀等測(cè)試手段,揭示外加劑改變漿體流變性的機(jī)理。最后,基于漿體微結(jié)構(gòu)特征與上述作用機(jī)理,抽象出微結(jié)構(gòu)概念模型,并引入相對(duì)水化程度的概念,建立流變演化模型與歸一化流變模型。此外,將外加劑對(duì)新拌漿體的影響延伸到硬化漿體,揭示其改變孔結(jié)構(gòu)與抗?jié)B性的機(jī)理。研究表明,減水劑、乳液與乳化瀝青均通過吸附-解絮凝改變新拌漿體微結(jié)構(gòu),從而影響漿體流變性;同時(shí)乳液與乳化瀝青也會(huì)因增加固相體積分?jǐn)?shù)而導(dǎo)致流變性的改變。作為一活性反應(yīng)體系,水泥水化的進(jìn)行持續(xù)改變新拌水泥漿體的微觀結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致其流變性不斷變化;時(shí)間與溫度均通過改變水化程度來影響流變性;溫度對(duì)乳液與乳化瀝青穩(wěn)定性的影響也會(huì)改變漿體的流變性。論文主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn):1)明確了水灰比、外加劑摻量、溫度和時(shí)間影響下漿體的流變規(guī)律;2)定量描述了漿體顯微結(jié)構(gòu)并建立了顯微結(jié)構(gòu)與流變性的關(guān)聯(lián);3)明確了含不同官能團(tuán)的聚羧酸聚合物的吸附與延緩水化的異同;4)揭示了聚羧酸與萘系減水劑作用機(jī)理的異同;5)提出了以相對(duì)水化程度的概念表征時(shí)間和溫度對(duì)流變性的影響機(jī)制;6)建立了新拌漿體微結(jié)構(gòu)模型與流變模型。以上研究成果為新型高效外加劑的研發(fā)、高性能水泥基復(fù)合材料的進(jìn)一步發(fā)展提供理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU528

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 葉丹玫;孫振平;鄭柏存;傅樂峰;馮中軍;;聚合物改性水泥基修補(bǔ)材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展措施[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年07期

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本文編號(hào)：2550228