粉煤灰基地聚合物高强砂浆组成设计与性能研究

摘要

为解决水泥路面建造费用高，以及水泥混凝土路面修补材料的路面开放交通时间长以及耐久性差等问题，研制了粉煤灰基地聚合物砂浆，但由于以粉煤灰为原材料制备的地聚合物砂浆易于泛碱、强度低、韧性低，这些性质影响其在工程中的应用。 本文采用粉煤灰为主要原料，通过正交试验优选粉煤灰基地聚合物砂浆配合比范围，采用离子滴定法测量其表面的碱性离子，分析砂浆泛碱的影响因素，并基于此设计平行试验，验证各技术措施对泛碱的抑制效果;优选聚乙烯醇纤维（PVA纤维）和聚丙烯纤维(PP纤维)，研究掺纤维改性粉煤灰基地聚合物砂浆的力学性能以及收缩性能，从而制备粉煤灰基地聚合物高强砂浆，得出结论如下: 1、分析了粉煤灰基地聚合物地聚合反应机理及砂浆泛碱原因，泛碱主要原因是粉煤灰基地聚合物砂浆中碱激发剂的利用率较低，未利用的激发剂随着微小孔隙向外逸出析出白色物质形成泛碱。 2、不同模数的钠水玻璃均可制备Geoash砂浆材料，模数n=1.2时抑制材料泛碱效果显著。碱性激发剂有最佳掺量范围，每kg粉料最优为1.8mol钠水玻璃。 3、矿渣掺量能够显著抑制材料泛碱提高力学性能，在掺加10％矿渣基础上复掺0～3％硅灰时，能够有效抑制泛碱。水胶比越低，材料泛碱越低，0.40水胶比时试件组28d泛碱程度为675.4mg/L。胶砂比为0.45时对抑制泛碱明显。 4、相比于其他养护湿度，养护湿度在90％以上时，泛碱抑制效果最佳;蒸汽养护最佳温度为60℃，养护24h，泛碱抑制效果最佳。 5、PVA纤维掺量为0.8％长度为6mm时，对粉煤灰基地聚合物砂浆的增韧效果在同种纤维中最佳;PP纤维掺量为1.6％长度为9mm时，其增韧效果在同种纤维中最佳。 6、使用SEM观察纤维在砂浆中微观形貌可发现，PVA纤维表面粗糙可与材料相互粘结，结构更加紧密，改性Geoash砂浆抗压强度可达到63.77MPa;PP纤维在材料内部呈规则直线状，未能在砂浆内部中形成笼状结构，相比于PVA纤维改性效果较差。 7、本论文制备的粉煤灰基地聚合物高强砂浆抗压强度为63.77MPa，抗折强度为11.67MPa，能够作为水泥混凝土路面材料铺筑高等级高速公路路面以及路面修补材料。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1立题背景与研究意义

1．2国内外研究现状

1．2．1粉煤灰地聚合物在道路工程中的应用

1．2．2地聚合物泛碱现象研究

1．2．3掺纤维地聚合物研究

1．3主要研究内容与技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

第二章 原材料与试验方法

2．1原材料及技术指标

2．1．1粉煤灰

2．1．2矿渣

2．1．3硅灰

2．1．4钠水玻璃

2．1．5苛性碱

2．1．6骨料

2．1．7水

2．2试验方法

2．2．1力学性能测试

2．2．2微观形貌测试

2．2．3泛碱程度测试

2．2．4干燥收缩测试

2．3试验方案

2．3．1正交试验

2．3．2平行试验

2．4本章小结

第三章 粉煤灰基地聚合物及其砂浆的制备

3．1粉煤灰基地聚合物地聚合反应机理

3．2粉煤灰基地聚合物砂浆制备因素

3．3正交试验与分析

3．4本章小结

第四章 粉煤灰基地聚合物砂浆泛碱现象及抑制措施

4．1粉煤灰基地聚合物砂浆泛碱机理研究

4．2粉煤灰基地聚合物砂浆泛碱影响因素分析

4．2．1水玻璃模数

4．2．2碱激发组分

4．2．3矿渣

4．2．4硅灰

4．2．5水胶比

4．2．6胶砂比

4．2．7养护温度

4．2．8养护湿度

4．3粉煤灰基地聚合物砂浆泛碱抑制措施研究

4．3．1碱激发剂

4．3．2添加组分

4．3．3水胶比

4．3．4胶砂比

4．3．5养护方式

4．4本章小结

第五章 掺纤维粉煤灰基地聚合物高强砂浆

5．1 PVA纤维改性Geoash砂浆研究

5．1．1 PVA纤维掺量的影响

5．1．2 PVA纤维长度的影响

5．2 PP纤维改性Geoash砂浆研究

5．2．1 PP纤维掺量的影响

5．2．2 PP纤维长度的影响

5．3掺纤维Geoash砂浆SEM分析

5．3．1掺PVA纤维Geoash砂浆SEM分析

5．3．2掺PP纤维Geoash砂浆SEM分析

5．4粉煤灰基地聚合物高强砂浆在道路工程中的应用

5．5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录