PNIPAm水凝胶对水泥砂浆性能的影响

摘要

为了解决道路工程中水泥混凝土易出现的早期收缩开裂、抗冻性差等耐久性问题,采用温度敏感性水凝胶（PNIPAm）作为水泥砂浆的内养护剂,分别研究了不同吸水率、不同掺量PNIPAm对水泥砂浆的工作性能、力学特性以及韧性（折压比）的影响;采用平板法测试了水泥砂浆的早期抗裂性,根据冻融循环快冻法测试了水泥砂浆的抗冻性;利用扫描电子显微镜观察了PNIPAm改性水泥砂浆硬化体的微观结构,并采用压汞法定量测试了PNIPAm改性水泥砂浆的内部孔结构,最后分析了PNIPAm对水泥砂浆的改性机理。结果表明:PNIPAm改善了水泥砂浆的工作性能、抗折强度以及韧性,随着PNIPAm含量的升高,水泥砂浆的抗压强度略有下降;随着水泥水化的进行,水泥砂浆体系中的PNIPAm逐渐融合成薄膜网状结构,这种结构可以有效地分散水泥砂浆内部裂纹的尖端应力,降低水泥砂浆的开裂面积,延长水泥砂浆的开裂时间;PNIPAm释放的水分子对水泥砂浆起到了内养护的作用,使其无害孔含量提高,有害孔含量降低,PNIPAm的掺入有效提高了水泥砂浆的抗冻性能;综合PNIPAm对水泥砂浆强度、抗冻以及抗裂性能的影响,PNIPAm的掺量建议为水泥砂浆总质量的0.5%~0.75%。