【摘要】：水泥基材料是一種復(fù)雜的多孔材料,其孔結(jié)構(gòu)特征與力學(xué)性能和耐久性能有著密切的聯(lián)系。水泥混凝土在外界環(huán)境的影響下易出現(xiàn)收縮開裂、凍融破壞和侵蝕損害等耐久性問(wèn)題,嚴(yán)重影響水泥混凝土的使用安全和壽命�，F(xiàn)已知,水泥基材料和高分子材料的復(fù)合使用是提高混凝土耐久性的一條有效途徑。本文主要研究了自制溫敏凝膠——聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的性能,PNIPAM對(duì)水泥基材料工作性能、力學(xué)性能、耐久性能和孔結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律,借助分形維數(shù)描述孔結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,并闡述了PNIPAM的溫敏機(jī)理,PNIPAM對(duì)水泥材料孔結(jié)構(gòu)的影響機(jī)理。研究結(jié)果表明:溫敏凝膠PNIPAM的臨界溶解溫度(LCST)為32℃,是一種輕度交聯(lián)具有可逆的溫度敏感性的高分子材料,其結(jié)構(gòu)兼親水性的酰胺基—CONH—與疏水性的異丙基—CH(CH_3)_2,使其能夠被水分子部分溶劑化但卻不溶于水,溫度高于32℃失水收縮,溫度低于32℃吸水溶脹。PNIPAM的溶脹率受單體濃度、交聯(lián)劑含量和脹縮循環(huán)次數(shù)的影響。單體濃度越高,溶脹率越小;交聯(lián)劑越多,溶脹率往往越小;脹縮次數(shù)增加,溶脹率低。但這些因素不會(huì)改變PNIPAM凝膠的LCST。PNIPAM的加入改善了水泥基材料的工作性能、力學(xué)性能、抗開裂性能、抗硫酸鹽侵蝕性和抗凍融性能。隨著PNIPAM摻量的增多,水泥基材料的流動(dòng)度、抗開裂性和抗凍性增加,強(qiáng)度和抗硫酸鹽侵蝕性先增加后降低。在水泥凈漿攪拌的過(guò)程中,PNIPAM會(huì)帶入大量微小的孔隙,增加了PNIPAM水泥基復(fù)合材料的孔隙率,導(dǎo)致密度降低。水泥基材料的孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,形態(tài)不一,具有明顯的分形特性,不同孔徑范圍的孔結(jié)構(gòu)分形維數(shù)是不一樣的。PNIPAM與水泥水化產(chǎn)物形成相互貫穿的薄膜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),對(duì)水泥基材料性能影響的主要原因在于孔隙率的變化和PNIPAM的溫敏特性,對(duì)水泥水化過(guò)程的影響較小。綜合考慮,PNIPAM最佳摻量為膠凝材料質(zhì)量的1%~1.5%。
【圖文】：

長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文有序化程度較高的溶劑化層消失，使得 PNIPAM 凝膠處于收縮狀態(tài)。為了研究 PNIPAM 對(duì)水泥基復(fù)合材料性能的影響，本文在水泥基材料中摻NIPAM 凝膠，通過(guò)改變 PNIPAM 凝膠的摻量，研究 PNIPAM 對(duì)水泥基材料工作性學(xué)性能、耐久性和孔結(jié)構(gòu)的影響，再結(jié)合微觀性能表征分析 PNIPAM 的相關(guān)作用。.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.2.1 溫敏凝膠的研究現(xiàn)狀智能凝膠是一種對(duì)溫度、濕度、酸堿度、離子強(qiáng)度、以及滲透壓等外界物理及化激響應(yīng)顯著的凝膠，廣泛應(yīng)用在化學(xué)和制藥工業(yè)中[5-9]。響應(yīng)現(xiàn)象通常表現(xiàn)為體積轉(zhuǎn)變[10]，不同條件作用會(huì)改變 PNIPAM 的相轉(zhuǎn)變溫度，如圖 1.1。

、抗?jié)B透、抗侵蝕、以及力學(xué)性能等，其中，聚合物乳液的種類和摻量，將決定其泥砂漿性能的改善程度。表 1.1 給出三種聚合物在水泥基材料中形成過(guò)程的模型[27 1.2 給出聚合物成膜過(guò)程機(jī)理。表 1.1 聚合物改善水泥基材料過(guò)程模型模型 影響機(jī)理Ohama 模型階段一：水泥凝膠逐漸形成，聚合物顆粒沉積在水泥凝膠表面；階段水泥凝膠結(jié)構(gòu)在發(fā)展，聚合物限制在毛細(xì)孔隙中，在水化凝膠和未水水泥顆粒表面形成聚合物密封層，增加混合物的粘結(jié)性，，填充較大孔階段三：隨著水化的不斷進(jìn)行，水泥水化產(chǎn)物與聚合物網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相互結(jié)在一起，改善水泥石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)Konietzko 模型 聚合物和水泥漿體都能形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成相互貫穿的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)uterman 和 Malorny 模型 聚合物結(jié)構(gòu)的形成受到聚合物膜形成時(shí)間和最低成膜溫度的影響
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB332;TU528

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2690195