高吸水性树脂对水泥砂浆性能影响的研究

摘要

将高吸水性树脂应用于混凝土是为了降低自收缩带来的开裂风险。本研究测试了不同类型的SAP在不同溶液中吸水释水特性，重点研究高吸水性树脂掺加方式、掺量、类型对砂浆工作性能、力学性能和体积稳定性的影响，并通过压汞测试和扫描电镜观察研究了掺加SAP后砂浆微观结构变化和宏观性能影响之间的联系。
　　SAP吸水试验和砂浆稠度试验结果表明:大粒径的SAP吸水速率较慢，但饱和吸水率较高;对SAP进行预吸水处理会降低其在水泥基体中的吸水能力，与掺加干粉SAP的砂浆相比，掺加预吸水SAP的新拌砂浆稠度较大，但稠度经时损失也较大。
　　力学性能试验结果表明:SAP的类型、掺量、掺加方式均会影响砂浆中的自由水量和缺陷数量，进而影响砂浆的力学性能，SAP吸水性能越好、掺量越大，对力学性能的影响就越大。SAP对砂浆力学性能的不利影响主要体现在水化早期，对后期强度影响则较小，试验表明砂浆后期强度主要受总水胶比的影响，且随着总水胶比变大，砂浆力学性降低。另外，SAP对早期抗折强度的不利影响大于对早期抗压强度的影响。
　　收缩试验结果表明:额外引水条件下，SAP的掺量和掺加方式会决定内养护水量，并影响其对砂浆自收缩的抑制作用，内养护水量越多，对自收缩的抑制作用越显著。但是，内养护水量的增大会提高总水胶比，降低砂浆的强度，虽然早期干燥收缩略有降低，后期反而会呈现出变大的趋势。无额外引水条件下，掺加SAP仍可在一定程度上降低砂浆的自收缩，说明内养护水对自收缩的抑制作用大于单纯提高水胶比对自收缩的抑制作用。但是，SAP对砂浆干燥收缩的影响则较为有限，说明影响砂浆干燥收缩的主要是总水胶比。
　　微观分析表明:无额外引水时，在砂浆中掺加SAP可以显著降低砂浆的孔隙率、比孔容积、临界孔径、最可几孔径等特征参数，但同稠度条件下，这些参数变化则较小。但是，无论是否有额外引水，掺加SAP均能细化砂浆孔结构，降低50～1000nm之间的大毛细孔，增加小于50nm的小毛细孔的数量，且同掺量条件下干粉SAP对孔结构的细化作用更显著。额外引水时毛细孔细化主要源于SAP的内养护作用，无额外引水时毛细孔细化主要源于SAP吸水降低了基体的有效水胶比。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 高吸水性树脂

1．3 SAP在水泥基材料中的应用

1．3．1 SAP对水泥基材料流交性的影响

1．3．2 SAP对水泥基材料力学性能的影响

1．3．3 SAP对水泥基材料体积稳定性的影响

1．4 本文研究主要内容

2．1．1 胶凝材料

2．1．2 细集料

2．1．3 外加剂

2．1．4 水

2．1．5 高吸水性树脂

2．2 试验设备

2．3 SAP吸水率测试试验

2．4砂浆试验配合比及试验方法

2．4．1 砂浆配合比设计

2．4．2 砂浆稠度测试方法

2．4．3 砂浆力学性能测试方法

2．4．4 砂浆收缩测试方法

2．4．5 孔结构测试方法

2．4．6 扫描电子显徼镜

第三章 高吸水性树脂对砂浆工作性能的影响

3．1 引言

3．2 高吸水性树脂的吸水特性

3．2．1 高吸水性树脂吸水性能测试结果

3．2．2 分析与讨论

3．3 高吸水性树脂对砂浆稠度变化的影响

3．4 高吸水性树脂在砂浆中的真实吸水率

3．4．1 SAP在固定总水胶比砂浆中的真实吸水率

3．4．2 SAP在固定有效水胶比砂浆中的真实吸水率

3．5 本章小结

第四章 高吸水性树脂对砂浆力学性能的影响

4．1 引言

4．2 砂浆力学性能测试结果

4．3 对配合比Ⅰ力学性能测试结果的讨论

4．3．1 SAP对砂浆早期力学性能的影响

4．3．2 SAP对砂浆28d力学性能的影响

4．4 对配合比Ⅱ力学性能测试结果的讨论

4．4．1 水胶比对砂浆力学性能的影响

4．4．2 总水胶比固定时SAP对砂浆力学性能的影响

4．4．3 额外引水时SAP对砂浆力学性能的影响

4．5 本章小结

第五章 高吸水性树脂对砂浆收缩的影响

5．1 引言

5．2 水胶比对砂浆收缩的影响

5．2．1 砂浆自收缩与水胶比的关系

5．2．2 砂浆复合干燥收缩与水胶比的关系

5．2．3 砂浆干燥收缩与水胶比的关系

5．2．4 收缩与湿度的关系

5．3 SAP对砂浆自收缩的影响

5．3．1 自收缩试验结果

5．3．2 内养护水量对自收缩的影响

5．3．3 SAP对自收缩发展的影响

5．3．4 SAP掺加方式对自收缩的影响

5．4 SAP对砂浆干燥收缩的影响

5．4．1 复合干燥收缩测试结果

5．4．2 SAP对复合干燥收缩的影响

5．4．3 SAP对砂浆干燥收缩的影响

5．5 砂浆收缩与水胶比关系的简易模型

5．5．1 模型的建立

5．5．2 模型的验证

5．6 本章小结

第六章 高吸水性树脂对砂浆微观结构的影响

6．1 引言

6．2 压汞测试结果及孔结构特征参数

6．3 砂浆宏观性能与微观结构的关系

6．4 本章小结

7．1 主要结论

7．2 研究展望

参考文献

作者简历