丁苯胶乳改性水泥基材料的性能与机理研究进展

 丁苯胶乳（SBL）改性水泥基材料具有较好的流动性、保水性、与基材的黏结性、水密性、耐久性、抗化学腐蚀性、抗冻融性、良好的力学强度及延伸性能,而且其成本较低、使用便捷,得到较为广泛的应用。综述了SBL改性水泥基材料的性能和机理,介绍了SBL单独改性、SBL和其他胶乳共混改性、SBL和纤维改性、SBL和外加剂复合改性时,水泥基材料的物理和力学性能。从3个方面探讨了SBL改性机理：SBL对水泥水化过程的影响存在物理作用和化学作用;SBL对微观结构的主要影响是由乳胶粒子的分散和聚合物薄膜的形成所产生的;从孔洞结构看,SBL改变水泥基材料的孔径分布、特征孔径、平均孔径、最可几孔径、孔隙率等,提高了材料的内聚强度。分析表明,SBL改性水泥基材料具有性价比高、环境友好、使用寿命长、循环利用率高等优点。     

纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究

利用纳米SiO2(Nano-SiO2,NS)可以促进聚合物水泥基材料水化,提升其力学性能、改变其水化产物微观形貌及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)性能等特点,采用电液式压力试验机、水泥胶砂干缩比长仪、X射线衍射技术(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)及显微硬度试验等各种宏观与微观测试手段相结合的方法对NS改性聚合物水泥基材料的力学性能、干缩性能、水化产物微观形貌与组成及ITZ相关性能进行研究.结果表明:掺加NS后,大大提高了聚合物水泥砂浆的力学性能,尤其对早期强度提高更为明显.随着NS的掺入,聚合物水泥砂浆干缩率增大,在早期干缩现象更加明显;NS加入改变了聚合物水泥基材料水化产物的数量及C-S-H凝胶微观形貌及组成,促进了聚合物水泥基材料的水化并且降低了C-S-H凝胶的钙硅比.对于ITZ性能,NS掺入使得聚合物水泥硬化浆体-骨料ITZ形貌变得更加致密,减少了ITZ明显的裂缝和孔洞,并且ITZ水化产物丰富密集,C-S-H凝胶明显增多,显微硬度升高.     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

吸水树脂水泥基材料自养护外加剂的研究

以自制的高分子吸水树脂(SAP)作为新型的水泥基材料自养护外加剂．利用吸水树脂优良的保水性能来抑制水泥水化早期干燥现象，为水化提供较长时间内持续、稳定的水分供应及充分的内部相对湿度，保证水化反应的顺利进行，达到自养护的目的．考察了掺加吸水树脂的水泥试样的强度、流动度、凝结时间等性能，并通过测定化学结合水量研究了吸水树脂对水泥水化作用的影响．结果表明掺加SAP能够提高水泥净浆的水化程度和胶砂试样的机械强度，尤其是对3天、7天和28天三个龄期的抗折强度均可提高10％--20％。     

纳米硅溶胶改性水泥基材料性能及机理分析

针对普通水泥基材料存在早期强度低、抗变形能力弱等问题,通过纳米硅溶胶对水泥基材料进行改性,采用电液伺服万能试验机、X射线衍射及扫描电镜等手段对纳米硅溶胶改性不同水灰比水泥基材料的流动性、结石率、单轴抗压强度、弹性模量、水化产物及微观形貌进行研究。结果表明：硅溶胶掺量在0.5%以内、水灰比小于1.0时可显著提高水泥浆液的流动性,最大提高20.24%;结石率随着纳米硅溶胶掺量的增加而增大,且硅溶胶对水灰比大于0.7浆液的结石率提高明显,最大提高24.49%;当硅溶胶掺量为2%时,结石体的抗压强度增幅最大且随着养护龄期的增加,硅溶胶对试样强度的增幅效果逐渐减弱;纳米硅溶胶的掺入促进水泥基早期的水化反应,与水化产物反应生成水化硅酸钙凝胶(C—S—H)并使微观形貌更加致密,使结石体的早期抗压强度及弹性模量显著提高;纳米硅溶胶通过缩短诱导期以及在颗粒空隙中为C—S—H提供成核位点促进水化反应,提高水泥基材料性能。     

碳纤维机敏水泥基材料性能研究

研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明：碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低，在较高应力水平下则随应力增在而升高，呈现所谓的“电阻负压力系数（NPCR）和正压力系数（PPCR）”效应。在循环荷载作用下，电阻的变化呈现Kaiser记忆效应。电阻的压力依赖性，被认为与碳纤维在水泥基体中形成的导电网络在荷载作用下的破坏与重组有关。     

电阻率法在水泥基材料研究中的应用进展

介绍了电阻率法在水泥基材料中的应用历史、理论基础、测试仪器及测定方法,对采用电阻率法研究水泥基材料的水化过程以及预测凝结时间和强度等方面的研究成果进行了总结,概述了电阻率法在化学外加剂与矿物掺合料作用机理方面的研究现状,并对其在其他方面中的应用情况进行了归纳,最后对电阻率法存在的问题及今后的应用方向提出了建议。     

聚丙烯酸酯乳液改性粉煤灰／水泥砂浆的制备与性能研究

以纯丙乳液为有机添加剂，制备了粉煤灰／水泥砂浆，研究了不同粉煤灰和纯丙乳液用量对砂浆抗压、抗折及粘结强度的影响。砂浆的抗折及粘结强度得以改善，但抗压强度有所降低。     

声学无损检测法用于研究水泥基材料的早期水化

水泥基材料早期形态的复杂性与多变性给研究者带来一定的困难,声学无损检测法可在不破坏样品的情况下进行连续观测,给研究者们提供了新的手段。本文对国内外声学无损检测法用于水泥基材料早期水化研究的进展情况进行了分类介绍,并作了综合性评价。     

PTB乳液改性砂浆性能及其机理分析

为解决运营隧道结构修复材料面临受力变形、渗流侵蚀等因素而再次破坏的难题,采用PTB乳液对砂浆进行改性提供性能优异的修复材料。通过宏观性能和微观结构相结合的方法,研究了PTB乳液对改性砂浆力学性能、柔韧性、粘结性能和抗渗性能的影响,并从孔隙结构和微观形貌对改性机理进行分析。结果表明：PTB乳液使得砂浆抗压强度下降,但提高了其抗折强度,压折比降低,压缩韧性指数提高;随PTB乳液掺量的增加,拉伸粘结强度和剪切粘结强度均增加;改性砂浆抗渗强度增加,吸水率降低,具有良好的防水性能;PTB乳液掺入后降低了砂浆的总孔隙率,聚合物网膜连接水化产物和未水化水泥颗粒,形成填充密实的网状结构,改变了砂浆的强度、同时也是其韧性、粘结性能、抗渗性得以提高的主要原因。可见PTB乳液对材料韧性能、粘结性能、抗渗性能具有改善作用,满足作为运营隧道病害修复材料使用,研究结果旨在为聚合物改性砂浆的优化设计和实际应用提供参考。     

纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构

将纳米纤维矿物材料及微粉矿物材料应用于水泥基材料中，依据微粒级配模型，设计密实度不同的水泥砂浆，分别为球形颗粒堆积体系和纳米纤维增强堆积两种体系，依据二级界面理论研究两种体系的性能及界面显微结构．研究表明，纳米纤维矿物材料能够改善体系的颗粒级配，增加体系密实度，能够改善界面及硬化浆体内部的显微结构，提高水泥基材料的均匀性，大幅度提高其耐磨硬度和抗弯强度．同时提出了纳米纤维及微粉复合水泥基材料的球形颗粒之间及球形颗粒与纳米纤维之间界面结构的理想模型．     

聚丙烯酸酯乳液改性粉煤灰/水泥砂浆的制备与性能研究

以纯丙乳液为有机添加剂,制备了粉煤灰/水泥砂浆,研究了不同粉煤灰和纯丙乳液用量对砂浆抗压、抗折及粘结强度的影响。砂浆的抗折及粘结强度得以改善,但抗压强度有所降低。     

掺超细矿粉水泥基材料早龄期水化产物及孔结构特性

选用超细矿粉配制水泥基材料,比较了其与普通矿粉对水泥浆体的力学性能影响.分别通过XRD和MIP分析了硬化水泥浆体的水化产物、最可几孔径及孔隙率.分析结果表明,粒径明显偏小的超细矿粉具有较高的火山灰反应活性,1d时水化产物中Ca( OH)2的衍射峰明显低于纯水泥浆体和掺普通矿粉的水泥浆体,超细矿粉能显著促进水泥基材的早龄...     

应用纳米压痕技术表征水泥基材料微观力学性能

为了更好地研究和表征水泥基材料的微观结构及形成机理,对水泥净浆及掺粉煤灰的水泥浆体进行了微观力学性能研究.应用纳米压痕技术测试、分析并计算了不同浆体中各个区域的弹性模量和硬度,并对各参数在二维平面的分布进行了描绘.同时,利用高斯函数对弹性模量、硬度的频率分布曲线进行了多峰拟合,获得水化产物中毛细孔、高密度C-S-H凝胶...     

水泥基材料热湿耦合传输性能

通过大气环境下水泥基材料热湿耦合传输试验,考察了温湿度梯度对湿传输、温湿度分布的影响。试验结果表明,湿传输随着温湿度梯度的增大而加快,且温度梯度比湿度梯度对湿传输的影响大;温度梯度比湿度梯度对温度分布的影响大;温湿度梯度对相对湿度分布的影响都比较大。因此,在水泥基材料热湿耦合传输过程中,水泥浆的湿传输比砂浆快,且应考虑热传输对湿传输的影响,但湿传输对热传输的影响可以忽略。计算结果表明,热湿耦合传输模型对水泥基材料具有较好的适用性。     

可逆变色水泥基材料的研究

在白水泥中掺加常温可逆温致变色微胶囊,制备出了可逆变色水泥基材料.掺10%蓝温致变色颜料微胶囊水泥基材料的颜色,可在低温时的蓝色和高温时的白色之间可逆变化,变色温度在42℃左右;掺10%红色、绿色温致变色颜料微胶囊水泥基材料的颜色,也可随温度产生相应的可逆变化,变色温度约在58℃左右.其中,红色水泥试件由低温时的红色变为高温时的近似白色,符合建筑装饰对材料低温暖色调、高温冷色调,应能随温度可逆变化的要求.掺加10%蓝温致变色颜料微胶囊后,水泥细度有所下降,标准稠度用水量有所增加,初凝时间、终凝时间、安定性均合格.在同流动度条件下,硬化水泥浆体抗折强度3 d,7 d,28 d均下降20%左右,抗压强度3 d,7 d,28 d下降在35%-43%之间.表明该材料可在建筑物非承重部位起功能材料作用,符合冬暖夏凉材料的制备方向.扫描电镜观察和X射线分析表明,在白水泥中掺加常温可逆变色微胶囊不会明显影响水泥本体结构.     

水灰比对水泥基材料裂缝自愈合机制的影响

采用裂缝开口显微观察、超声波脉冲速度测试以及超声波形分析方法,研究水与胶凝材料的质量比(简称水灰比)对水泥基材料裂缝自愈合性能的影响,借助热重分析、物相分析、微观形貌观察等手段,比较不同水灰比的砂浆试块裂缝内表面水化产物及自愈合产物的差异,评价不同水灰比的砂浆试块裂缝自愈合能力.结果表明:随着水灰比的增大,砂浆试块的自...     

水泥掺量与再生废弃水泥基材料性能的关系

在蒸压条件下对废弃水泥基材料的再生进行了研究．测试了再生废弃水泥基材料的密度、强度、吸水率等随水泥掺量的变化．结果表明：随着水泥掺量的增加,废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂的强度及密度不断增大,吸水率减少;废弃混凝土的强度增大,密度无显著变化,吸水率在水泥掺量为15％-20％时达到最小值后回升．     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

碳纤维增强水泥基材料压敏性影响因素研究

本文对碳纤维水泥基机敏材料压敏性影响因素进行综述。首先,阐述了碳纤维压敏性的产生机理;其次,分别从分散剂、表面处理、导电掺合料及纤维的掺量和长度等几方面分析了对压敏性的影响;再次,分别从掺矿物掺合料、孔隙率及高烧失量粉煤灰等三个角度分析了对压敏性的影响。