聚合物改性水泥砂漿性能研究.pdf

1、許多在役建(構(gòu))筑物常因設(shè)計不合理、施工不當(dāng)、運(yùn)營養(yǎng)護(hù)不得法等人為因素,以及冰凍災(zāi)害、老化等自然因素,產(chǎn)生了不少隱患,急待進(jìn)行修復(fù)加固。普通水泥基修復(fù)材料具有粘結(jié)性較差、脆性大等缺點(diǎn),而傳統(tǒng)聚合物水泥基改性材料粘性大、施工性能較差、成本高且污染環(huán)境。聚合物乳液改性水泥基復(fù)合材料以其和易性好、力學(xué)性能高、抗?jié)B性好、具有很強(qiáng)的耐酸、堿、鹽腐蝕性能,而被廣泛應(yīng)用于大壩、公路橋涵、碼頭、停車場、防水、防腐等工程中,已成為重要的非結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng)材料。

2、因此,本文對聚合物改性水泥砂漿進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,旨在為其工程應(yīng)用提供參考。鑒于修補(bǔ)加固的效果主要取決于新舊兩種材料的粘結(jié)性能,故本文對聚合物改性水泥砂漿與混凝土的粘結(jié)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。考慮到聚丙烯纖維具有許多優(yōu)點(diǎn),在工程中應(yīng)用日漸增多,也有許多成功應(yīng)用的工程實(shí)例,本文對聚丙烯纖維聚合物改性水泥砂漿的相關(guān)性能也作了試驗(yàn)研究;另外,本文還通過試驗(yàn),研究了對外加劑及礦物填料對聚合物改性水泥砂漿性能的影響。本文的研究思路及內(nèi)容包括:

3、
　　第一、選擇合適的聚合物改性劑:針對目前工程中應(yīng)用較多的兩類聚合物改性乳液:丙乳(丙烯酸酯共聚乳液)和水性環(huán)氧改性乳液,共五個產(chǎn)品,在各自推薦的配合比范圍內(nèi)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過不同產(chǎn)品的改性水泥砂漿力學(xué)性能的比較分析,同時兼顧方便施工、環(huán)保及安全,選擇了上海江天高分子材料有限公司生產(chǎn)的水性環(huán)氧樹脂改性乳液作為進(jìn)一步試驗(yàn)研究的對象。
　　第二、通過正交試驗(yàn)研究了聚合物改性水泥砂漿性能,同時確定重點(diǎn)考察的因素:將水膠比(A)

4、、聚膠比(B)、砂膠比(C)和礦物填料的取代率(D)作為考察的因素,每個因素四個水平,采用L16(45)正交表進(jìn)行因素水平的安排。結(jié)果表明B、C、D三個因素對聚合物改性水泥砂漿性能的影響顯著。以綜合力學(xué)性能指標(biāo)為基礎(chǔ),同時考慮到工作性能和工程成本等因素,得到較合適的因素水平組合定為:A(3)B(2)C(2)D(3)。在該水平組合下、并且只考慮十分顯著的因素時聚合物改性水泥砂漿的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、綜合力學(xué)性能指標(biāo)及粘結(jié)強(qiáng)度(刷毛)的工程

5、平均值分別為:11.23MPa,62.67MPa,2.03MPa,1.714MPa。
　　第三、分別對偶聯(lián)劑、消泡劑及減縮劑與聚合物改性水泥砂漿凝結(jié)時間的相關(guān)性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:這三種外加劑的摻量及聚灰比與聚合物改性水泥砂漿凝結(jié)時間之間存在很強(qiáng)的正相關(guān)性。
　　第四、考察了偶聯(lián)劑、消泡劑及礦物混合填料對聚合物改性水泥砂漿力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:偶聯(lián)劑的摻量及添加方式對聚合物改性水泥砂漿的力學(xué)性能影響顯著;消泡劑與聚

6、合物乳液之間存在相容性問題;硅烷偶聯(lián)劑作為界面劑可顯著改善聚合物改性水泥砂漿與混凝土板的粘結(jié)性能,且混凝土板面的細(xì)觀粗糙度的大小直接影響到聚合物改性水泥砂漿與混凝土板面的粘結(jié)強(qiáng)度,應(yīng)當(dāng)建立一種能較準(zhǔn)確地反映混凝土表面細(xì)觀粗糙程度的評估機(jī)制,用于科學(xué)指導(dǎo)聚合物改性水泥砂漿修補(bǔ)時水泥基材料表面的處理;礦物混合填料外摻時作用效果普遍優(yōu)于內(nèi)摻,硅灰的加入使聚合物改性水泥砂漿脆性增大。
　　第五、研究了聚丙烯纖維對聚合物改性水泥砂漿性能的影

7、響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明,聚丙烯纖維的加入不僅可以改善聚合物改性水泥的抗折及抗壓性能,同時也提高了材料的綜合力學(xué)性能指標(biāo),使得材料韌性增加,脆性降低,但會使聚合物改性水泥砂漿的表觀密度降低;對不同長度的聚丙烯纖維聚合物改性水泥砂漿性能的試驗(yàn)研究表明:長纖維(19mm)更有利于改善聚合物改性水泥砂漿的整體性能;對聚丙烯纖維聚合物改性水泥砂漿加入礦物填料后性能的試驗(yàn)研究表明:隨著硅灰取代率的增加,纖維聚合物改性水泥砂漿的表觀密度呈現(xiàn)出單調(diào)遞減的