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薄层柔性聚合物砂浆的界面与开裂性能研究

作　者: 吴媛媛
导　师: 马保国
学　校: 武汉理工大学
专　业: 建筑材料与工程
关键词: 聚合物砂浆薄层界面性能动态抗开裂微观分析
分类号: TU578.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文使用乙烯一醋酸乙酸共聚物(EVA)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)和木质纤维素三种聚合物对水泥砂浆进行改性,通过粘度值选取水灰比,通过保水率试验分析HPMC对聚合物砂浆工作性能的影响；改进动态抗开裂试验仪和评价方法并进行可行性分析,重点研究了EVA、HPMC、木质纤维素、白水泥和双级配填料比例对聚合物砂浆界面性能、动态抗开裂性能的影响。通过扫描电镜(SEM)观察分析EVA对水泥砂浆孔结构、界面结构的影响,并对EVA成膜过程进行简单分析；通过X射线衍射(XRD)、热分析(DSC、DTG)和红外光谱(FTIR)研究聚合物砂浆中EVA对水泥水化的影响,分析EVA掺入后对水泥水化产物和结构的影响。选择具有较优界面性能、抗裂、柔性变形能力,且与保护层及涂料层相容的聚合物砂浆应用于新型外墙外保温系统。主要结论有：1. EVA、木质纤维素对聚合物砂浆粘度值(工作性)几乎无影响,白水泥、石英砂比例对粘度值影响较小,HPMC影响显著。HPMC可以明显改善聚合物砂浆的保水性,保证聚合物砂浆有良好的工作性能。2. EVA可以增强聚合物砂浆的粘接强度和抗冻融性能,但掺量过多时(>4%)粘接强度会降低；HPMC在0.5%掺量时粘接强度和抗冻融性能较好,掺量过低时界面结合强度低,掺量过高时内聚强度降幅大,抗冻融性能差；白水泥能增强粘接强度,掺量30%时出现拐点；石英砂占填料比例1／3时粘接强度值最大,随着石英砂比例的增加,界面结合强度降低,冻融循环后这一现象更明显,粘接强度降幅达40%-50%。3.针对薄层聚合物砂浆柔性的特点,参考JG／T 157-2004中动态抗开裂方法,将试验仪器及方法(裂缝宽度法)进行改进,确定了荷载变形量法,新方法更易判断开裂时间,可以通过开裂荷载和变形量来评价材料的可变形性。EVA可大幅改善聚合物砂浆的动态抗开裂性能,掺量大于2%时砂浆层具有抵抗基材开裂的能力,且抗开裂性能随掺量的增加而增强；木质纤维素对抗开裂性能和开裂荷载有一定的增强作用；白水泥的增加会降低抗开裂性能,但可以增大开裂荷载；石英砂占填料比例在0-2／3时聚合物砂浆具有较好的抗开裂性能,填料比例与开裂荷载关系不大。4.从SEM图可以看出,EVA掺量较小时,聚合物呈点分布,砂浆中的孔隙部分被填充；EVA掺量较大时,聚合物在一定范围内连续成膜,在砂浆层中形成交叉的网络结构,并与水泥的水化物网络结构相互复合。从XRD、FTIR图谱和热分析曲线可以看出,EVA的加入会减少Ca(OH)2的生成量,延缓水泥的水化,且随着掺量的增加增强。延缓原因是聚合物会在部分尚未水化的水泥颗粒表面形成一层保护膜,阻碍水与水泥颗粒的接触,使得水泥的水化成变慢。EVA在水泥中以物理改性为主,化学改性为辅。5.聚合物砂浆Ⅰ、Ⅱ与弹性丙烯酸涂料、水性氟碳漆、水性金属漆构成的饰面层具有较好的层间附着力,组成的饰面层具有高耐冻融性能、变形协调性和很好的透气性。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 概述  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外研究现状  12
    1.2.2 国内研究现状  12-14
  1.3 薄层聚合物改性砂浆  14-17
    1.3.1 砌筑砂浆  14-15
    1.3.2 聚合物改性腻子  15
    1.3.3 修补砂浆  15-16
    1.3.4 瓷砖粘接砂浆  16-17
  1.4 本文主要研究内容和意义  17-18
第2章试验基本配比及工作性能  18-23
  2.1 原材料性能  18-19
  2.2 配合比设计  19-20
  2.3 工作性  20-23
    2.3.1 聚合物砂浆水灰比的确定  20-22
    2.3.2 HPMC对聚合物砂浆工作性能的影响  22-23
第3章薄层柔性聚合物砂浆的界面性能  23-33
  3.1 概述  23
  3.2 试验方法  23-25
    3.2.1 粘接强度  23-24
    3.2.2 冻融循环  24-25
  3.3 EVA掺量对薄层聚合物砂浆界面性能的影响  25-27
  3.4 HPMC掺量对薄层聚合物砂浆界面性能的影响  27-28
  3.5 水泥掺量对薄层聚合物砂浆界面性能的影响  28-30
  3.6 级配填料比例对薄层聚合物砂浆界面性能的影响  30-32
  3.7 本章小结  32-33
第4章薄层柔性聚合物砂浆的动态抗开裂  33-48
  4.1 概述  33-34
  4.2 试验方法  34-40
    4.2.1 裂缝宽度法  35
    4.2.2 荷载变形量法  35-38
    4.2.3 试验方法的可行性分析  38-40
  4.3 EVA对薄层柔性聚合物砂浆动态抗开裂性能的影响  40-42
  4.4 木质纤维素对薄层柔性聚合物砂浆动态抗开裂性能的影响  42-43
  4.5 水泥对薄层柔性聚合物砂浆动态抗开裂性能的影响  43-45
  4.6 双级配填料比例对薄层柔性聚合物砂浆动态抗开裂性能的影响  45-46
  4.7 本章小结  46-48
第5章薄层柔性聚合物砂浆的微观分析  48-58
  5.1 概述  48
  5.2 微观结构形貌比较分析  48-50
  5.3 XRD试验结果及分析  50-51
  5.4 热分析试验结果及分析  51-54
  5.5 FTIR试验结果及分析  54-57
  5.6 本章小节  57-58
第6章薄层柔性聚合物砂浆的应用  58-67
  6.1 新型高效节能装饰板系统  58-59
  6.2 新型高效节能装饰饰面层  59-61
  6.3 饰面层性能研究  61-65
    6.3.1 性能评价  61-62
    6.3.2 界面力学性能  62-64
    6.3.3 耐冻融性能  64
    6.3.4 变形协调性  64-65
    6.3.5 透气性  65
  6.4 本章小结  65-67
第7章总结和展望  67-70
  7.1 总结  67-68
  7.2 展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
攻读学位论文期间发表的学术论文、专利  74-75
攻读学位论文期间参加科研项目  75

薄层柔性聚合物砂浆的界面与开裂性能研究

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