本文選題：高吸水性樹脂(SAP) + 混凝土　； 參考：《天津大學》2015年博士論文

【摘要】：高吸水性樹脂(SAP)在混凝土工程中的應用是一項重要的工程技術革新,相關研究工作在國內(nèi)外均屬剛剛起步,存在許多空白之處。本課題研究工作主要從從添加高吸水性樹脂混凝土的相關重要性能入手,揭示高吸水性樹脂混凝土的相關特性,拓展了其在綠色施工中的應用。本文針對混凝土添加高吸水性樹脂后,力學性能存在的抗壓強度提升或降低的不確定性展開詳細研究。通過SAP多級粒徑、多種添加量和混凝土不同水灰比的多重組合,對混凝土抗壓強度特征表現(xiàn)和相關影響因素進行了全面的分析和探討。研究表明,摻量和粒徑的不同,對混凝土的力學性能具有一定的影響。粒徑對于混凝土強度的早期發(fā)展具有較強的影響性。當粒徑相對較大時,易于提高早齡期強度;但整體來看,SAP添加量在0.2%左右、粒徑為30~50目時,混凝土抗壓強度綜合效果最好。進一步通過壓汞分析(MIP)、掃描電鏡(SEM)與圖像分析軟件(Image pro)相結合的方法,定性和定量的對高吸水性樹脂混凝土的微觀孔結構特征進行了相關分析與研究。分析了高吸水性樹脂對混凝土內(nèi)部孔隙發(fā)展的影響方式,以及其特有的氣孔結構特征對混凝土相關性能的影響。研究結果顯示,SAP的添加數(shù)量和SAP的粒徑變化對混凝土的微觀性能指標影響程度較大,氣孔率、氣孔平均孔徑和氣孔平均間距系數(shù)均有不同程度的增加。10μm~200μm和200μm~800μm級別的氣孔率對SAP混凝土強度相關性較強。高水灰比和小粒徑會提高10μm~200μm級別的氣孔率;高水灰比和高添加量對于200μm~800μm級別氣孔影響較大,應嚴格控制小于800μm范圍內(nèi)的氣孔的形成。進一步確定了SAP的使用原則:低水灰比,粗粒徑,低摻量。文中還通過徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡定量分析了試樣強度與孔結構特征之間的關系,建立了強度與孔結構特征之間的定量關系式,給出了分級孔隙率和分級氣孔率的重要性排序:10μm~200μm、200μm~800μm、大于1μm、0.1~1μm、小于0.1μm、800μm~1600μm。同時,本文又對添加SAP的混凝土的水化反應進行了詳細的研究,通過TG-DSC熱分析研究,證明了高吸水性樹脂在混凝土水化反應中的積極作用,提出了全新的SAP促進水泥水化反應的解釋原理。研究發(fā)現(xiàn),SAP的添加量增加有利于CH生產(chǎn);SAP進入混凝土凝膠體系后,不僅影響水化產(chǎn)物的生成量,也影響水化產(chǎn)物的水化過程,在SAP膠凝溶液獨特的空間網(wǎng)狀結構、親水基團離子交換和Ca2+離子互鎖的共同作用下,有效促進了水泥的水化反應。進而,通過對SAP混凝土滲透性能與其微觀結構相結合的研究方法,對SAP混凝土滲透性的機理進行了充分的研究。研究表明,SAP加入混凝土后,能夠有效提高混凝土的抗?jié)B性能。SAP改變了混凝土內(nèi)部孔隙連通狀況,通過減小毛細管的壓力和改變孔隙的形式,提高了毛孔的阻力值;SAP在混凝內(nèi)部形成了混凝土內(nèi)部的“閾值效應”,增大了液體滲流阻力。最后,本文結合綠色施工的理念,概念性的提出了添加高吸水性樹脂的混凝土在綠色施工中的全新應用,并進行了初步的試驗驗證,把建筑材料和施工環(huán)境保護進行了有機的結合,為高吸水性樹脂混凝土的應用開拓了全新的應用領域。
[Abstract]:The application of high water absorbent resin (SAP) in concrete engineering is an important engineering technical innovation. The related research work is just starting at home and abroad, and there are many blanks. This research work mainly starts with the important performance of adding super absorbent resin concrete, and reveals the phase of high water absorbable resin concrete. In this paper, a detailed study is carried out on the uncertainty of the compressive strength improvement or reduction of mechanical properties after adding high water absorbent resin to concrete. Through multiple combinations of SAP multilevel particle size, various additions and different concrete ratio of concrete, the characteristics of concrete compression strength are shown. A comprehensive analysis and discussion are made on the related factors. The study shows that the difference of content and particle size has a certain effect on the mechanical properties of concrete. The particle size has a strong influence on the early development of concrete strength. When the particle size is relatively large, it is easy to increase the strength of the early age. However, as a whole, the addition of SAP is 0.2%. When the particle size is 30~50 mesh, the compressive strength of concrete is the best. Further, by combining the method of MIP, scanning electron microscope (SEM) and image analysis software (Image Pro), the microscopic pore structure characteristics of high water absorbent concrete are analyzed and studied qualitatively and quantitatively. The high water absorption resin is analyzed. The influence on the internal pore development of concrete and the influence of its characteristic pore structure on concrete related properties. The results show that the amount of SAP added and the change of particle size of SAP have great influence on the micro performance index of concrete, the porosity, the pore average pore diameter and the average pore space coefficient of the pores have different degrees. The porosity of.10 mu m~200 m and 200 mu m~800 mu m has a strong correlation with the strength of SAP concrete. High water cement ratio and small particle size will increase the porosity of 10 mu m grade; high water cement ratio and high addition have great influence on the porosity of 200 mu m~800 m grade, and should strictly control the formation of pores within the range of less than 800 mu. Further determination The principle of the use of SAP: low water cement ratio, coarse particle diameter and low content. The relationship between the strength of the specimen and the pore structure characteristics is quantitatively analyzed by the radial basis function (RBF) neural network. The quantitative relation between the strength and the pore structure characteristics is established, and the importance ranking of the graded porosity and the graded porosity is given: 10 mu m~200 mu m, 200 M~800 mu m, greater than 1 mu m, 0.1~1 mu m, less than 0.1 mu m, 800 mu m~1600 mu m. at the same time, the hydration reaction of concrete adding SAP is studied in detail. Through TG-DSC thermal analysis, the active effect of high water absorbent resin in the hydration reaction of concrete is proved, and a new principle for explaining the hydration reaction of cement is proposed. It is found that the addition of SAP is beneficial to the production of CH. After SAP enters the concrete gel system, it not only affects the production of hydration products, but also affects the hydration process of the hydration products. The hydration of SAP cementitious solution, with the unique spatial network structure, the hydrophilic group ion exchange and the Ca2+ ion interlock, effectively promotes the hydration of cement. And then, through the research method combining the permeability of SAP concrete with the microstructure of concrete, the mechanism of the permeability of SAP concrete is fully studied. The study shows that, after SAP is added to the concrete, the permeability of concrete can be improved effectively by.SAP, and the capillary pressure can be reduced by reducing the pressure of the capillary. Force and change the form of pore, increase the resistance value of pore; SAP formed the "threshold effect" inside the concrete inside the coagulant, and increased the resistance of liquid seepage. Finally, this paper, combining the concept of green construction, conceptually proposed the new application of the coagulant soil with high water absorption resin in the green construction, and carried out a preliminary study. The experimental verification shows that the organic combination of building materials and construction environment protection has opened up a new application field for the application of super absorbent polymer concrete.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU528

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