本文關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)聚合物改性水泥基修復(fù)材料的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：未來的五至十年,我國大量的老舊房屋將進(jìn)入一個修補(bǔ)加固的高峰期,許多新建混凝土結(jié)構(gòu)同樣面臨著嚴(yán)重的耐久性問題,可以預(yù)見,在今后相當(dāng)長時期內(nèi),我國建筑行業(yè)將完成由新建基礎(chǔ)設(shè)施為主向修復(fù)和翻新基礎(chǔ)設(shè)施為主的轉(zhuǎn)變,因此,開展新型加固材料的制備與應(yīng)用研究具有十分廣闊的前景。聚合物改性水泥基修復(fù)材料是指在水泥基材料中摻入一定比例的聚合物,改善修復(fù)材料的界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu),提高粘接強(qiáng)度,增加抗彎性能的一種新型修復(fù)材料。此類材料通過優(yōu)化組成設(shè)計,實現(xiàn)性能可控,使其性能達(dá)到建筑修復(fù)材料的性能要求。本文根據(jù)Dinger-Funk方程(以下簡稱為D-F方程)確定的最緊密堆積模型設(shè)計聚合物改性水泥基材料中水泥漿體組成材料粉體的配合比,用相關(guān)系數(shù)和歐式距離表征實際配比中粉體粒徑分布與D-F方程的接近程度。采用壓汞法(MIP)測試水泥漿體的孔結(jié)構(gòu),分析了歐式距離和孔體積分形維數(shù)之間的關(guān)系及二者對抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:歐式距離與分形維數(shù)之間具有較高的相關(guān)性,相關(guān)性為85.36%;當(dāng)歐式距離從85.65減小至57.42時,分形維數(shù)從3.17增加到3.21,抗壓強(qiáng)度升高至123.4MPa,提高了27.77%;當(dāng)歐式距離從57.42減小至37.61時,分形維數(shù)從3.21減小到3.03,抗壓強(qiáng)度的增長幅度不明顯。以環(huán)氧樹脂乳液為改性劑,研究了聚灰比和固脂比(固化劑與環(huán)氧樹脂乳液的質(zhì)量比,下同)對高致密水泥砂漿力學(xué)性能和水化行為的影響,用SEM研究了改性水泥砂漿的微觀組織結(jié)構(gòu),用壓汞法(MIP)測定分析了改性水泥砂漿的孔結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,聚合物在水化的0-6h會加快水泥漿體的水化放熱速率,在水化的加速期6-15h和15h以后則起減速作用;當(dāng)固脂比為0.5時,環(huán)氧樹脂乳液固化后形成相互交錯纏繞的纖維狀薄膜;隨著聚灰比的增加,改性砂漿的平均孔徑增大,孔隙率先減小后增大,抗折強(qiáng)度和壓折比不斷減小,粘接強(qiáng)度升高,當(dāng)摻量達(dá)到15%時,改性砂漿的粘接強(qiáng)度達(dá)到2.75MPa。以玄武巖纖維為增強(qiáng)材料,研究了其摻量和長度對纖維增強(qiáng)水泥砂漿力學(xué)性能及孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:雙摻6mm和3mm與單摻12mm的玄武巖纖維時水泥砂漿孔隙率降低的最大幅度分別為56.20%和53.09%,壓折比降低最大幅度分別為16.91%和17.09%,雙摻6mm和3mm的玄武巖纖維時抗折強(qiáng)度隨著纖維摻量的增加而持續(xù)升高,最大增長幅度為27.09%;而單摻6mm和3mm的玄武巖纖維對水泥砂漿孔結(jié)構(gòu)和抗折強(qiáng)度的變化幅度相對較小。分別以單摻或復(fù)摻的方式在水泥砂漿中摻加玄武巖纖維和環(huán)氧樹脂乳液,研究了玄武巖纖維和環(huán)氧樹脂乳液對水泥砂漿性能的耦合作用。結(jié)果表明:水泥砂漿在纖維摻量為1.5%,聚灰比為7.5%時流動性最好;玄武巖纖維和環(huán)氧樹脂乳液的加入能有效降低水泥砂漿的孔隙率,纖維摻量為1.5%,且聚灰比為7.5%時,具有最小孔隙率6.31%;玄武巖纖維摻量控制在1.5%,水泥砂漿在聚灰比為12.5%時具有最小壓折比4.14。最終確定的最優(yōu)配比為:水泥648g,硅灰36g,超細(xì)水泥216g,細(xì)砂499g,粗砂266g;其中水灰比為0.185,減水劑的用量為3.33g,聚灰比為10%,固脂比為0.5,纖維按6mm和3mm玄武巖纖維體積比為1:1進(jìn)行雙摻,且纖維摻量為1.5%。按此配比制備的水泥基修復(fù)材料的抗壓強(qiáng)度大于85MPa,抗折強(qiáng)度大于15MPa,粘接強(qiáng)度大于2.5MPa,孔隙率小于7%。
【關(guān)鍵詞】：D-F方程 環(huán)氧樹脂乳液 玄武巖纖維 孔結(jié)構(gòu) 粘接強(qiáng)度 壓折比
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU528
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-22
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 水泥基修復(fù)加固材料研究現(xiàn)狀12-20
• 1.2.1 高致密高強(qiáng)水泥基材料研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 聚合物改性材料研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.3 纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4 課題研究技術(shù)路線及創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 1.4.1 課題研究技術(shù)路線21
• 1.4.2 課題研究創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 2 原材料、儀器和實驗方法22-28
• 2.1 實驗原材料22-25
• 2.1.1 水泥及摻和料22-23
• 2.1.2 環(huán)氧樹脂和固化劑23
• 2.1.3 玄武巖纖維23-24
• 2.1.4 石英砂24-25
• 2.1.5 其他原料25
• 2.2 試驗設(shè)備25
• 2.3 試驗方法25-28
• 2.3.1 試樣制備及養(yǎng)護(hù)25-26
• 2.3.2 流動性試驗26
• 2.3.3 砂漿孔結(jié)構(gòu)的測定26
• 2.3.4 砂漿力學(xué)性能的測定26-28
• 3 水泥基修復(fù)材料基材的組成設(shè)計及力學(xué)性能研究28-38
• 3.1 水泥基修復(fù)材料基材的配合比設(shè)計28-30
• 3.2 水泥基修復(fù)材料基材的孔結(jié)構(gòu)30-35
• 3.2.1 粒徑分布對孔結(jié)構(gòu)分形特征的影響30-32
• 3.2.2 粒徑分布和孔結(jié)構(gòu)對力學(xué)性能的影響32-35
• 3.3 水泥基修復(fù)材料基材的力學(xué)性能35-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 聚合物改性水泥基修復(fù)材料的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究38-51
• 4.1 聚合物對水泥基修復(fù)材料水化行為的影響38-42
• 4.1.1 水泥基修復(fù)材料中基材的水化行為38-39
• 4.1.2 聚灰比對水泥基修復(fù)材料水化行為的影響39-42
• 4.1.3 固脂比對水泥基修復(fù)材料水化行為的影響42
• 4.2 聚合物對水泥基修復(fù)材料力學(xué)性能的調(diào)控42-47
• 4.2.1 聚合物對水泥基修復(fù)材料力學(xué)性能的調(diào)控42-46
• 4.2.2 聚合物對水泥基修復(fù)材料粘接性能的影響46-47
• 4.3 聚合物對水泥基修復(fù)材料孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化47-50
• 4.3.1 聚合物在水泥基修復(fù)材料中的微觀形貌47-48
• 4.3.2 聚合物對水泥基修復(fù)材料的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 5 纖維增強(qiáng)聚合物改性水泥基修復(fù)材料的制備及性能研究51-65
• 5.1 單摻玄武巖纖維復(fù)合水泥砂漿的性能51-58
• 5.1.1 單摻玄武巖纖維復(fù)合水泥砂漿的工作性51-52
• 5.1.2 單摻玄武巖纖維復(fù)合水泥砂漿的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)52-56
• 5.1.3 單摻玄武巖纖維復(fù)合水泥砂漿的力學(xué)性能56-58
• 5.2 復(fù)摻玄武巖纖維和聚合物水泥砂漿的性能58-64
• 5.2.1 復(fù)摻水泥砂漿的工作性58-60
• 5.2.2 復(fù)摻水泥砂漿的孔結(jié)構(gòu)60-62
• 5.2.3 復(fù)摻水泥砂漿的力學(xué)性能62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-76
• 攻讀碩士期間的成果76

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本文編號：427114