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聚合物改性水泥基修补材料研究

作　者: 何凡
导　师: 李益进
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 聚合物改性水泥基修补材料工作性能力学性能干缩养护制度
分类号: U414
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

水泥混凝土路面因其强度高,耐久性优良,成为我国公路路面两大类型之一,由于国民经济的发展和交通量的急剧增加,水泥混凝土路面破损也日益严重,尤其是路面裂缝最为普遍,混凝土路面裂缝不仅仅影响路面工程的美观,还严重影响路面行车安全及舒适；因此,对水泥混凝土路面裂缝进行修补,具有重要的意义。结合国内外混凝土路面裂缝修补材料的研究进展,本课题通过聚合物乳液对水泥基材进行改性,来修补路面裂缝,以恢复路面使用功能。本文的主要研究内容与结论如下：1、首先采用正交试验,以5min粘度及7d抗压强度为控制指标,通过三因素四水平正交表,利用四种聚合物乳液SBR、EAV、CB、SD对水泥基材料改性,初选改性乳液。羧基丁苯胶乳SBR改性后的水泥基材料,其5min粘度最小,7d抗压强度最高,改性效果最佳。通过正交试验,确定修补材料的初始配合比,在性能研究的基础上优化其配合比。结果表明：水灰比为0.42～0.45,聚合物掺量为5%～20%时,改性净浆的粘度随着聚合物掺量的增加先增大后减小,随时间的延长逐渐增大。聚合物的掺入能有效改善水泥浆体的可灌性,但对改性浆体的凝结时间有滞缓作用。2、在优化修补材料配比的基础上,系统研究了聚合物掺量、水灰比等因素对性能的影响。研究表明：聚合物改性水泥砂浆的抗压强度随聚合物乳液掺量的增加而减小,抗折强度则先增大后减小。聚合物的加入能有效改善水泥砂浆的韧性,提高水泥砂浆的抗氯离子渗透性。3、聚合物的掺入能降低水泥砂浆的干缩。改性水泥砂浆与普通水泥砂浆干缩变化趋势相似,前期收缩较大,后期逐渐平缓。改性水泥砂浆的收缩随着聚合物掺量的增加先减小后增大,聚合物掺量为10%时,改性水泥砂浆的收缩最小。4、聚合物改性水泥净浆与水泥砂浆的粘结强度均高于普通水泥净浆与水泥砂浆,且随着聚合物掺量的增加均先增大后减小。当水灰比为0.42,聚合物掺量为10%时,改性浆体28d粘结强度较7d粘结强度增长达52%,同样比普通水泥浆体28d粘结强度提高达28%；对于改性水泥砂浆,聚合物掺量为5%～10%时,28d粘结强度较7d粘结强度增长了36%～38%,表明聚合物乳液能明显增加水泥基材料的粘结性能。5、研究了五种不同的养护方式对聚合物改性水泥砂浆强度的影响,结果表明：聚合物改性砂浆的水养护时间不宜过长。先水养护3d,然后在干燥条件下养护对强度发展最为有利。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-24
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 聚合物改性水泥基复合材料的发展史  12-13
  1.3 聚合物改性水泥基修补材料的研究现状  13-21
    1.3.1 国外混凝土裂缝修补材料研究应用现状  13-15
    1.3.2 国内混凝土裂缝修补材料研究应用现状  15-19
    1.3.3 聚合物改性水泥机理研究  19-21
  1.4 修补材料应用前景  21
  1.5 本文的研究目标和内容  21-23
    1.5.1 原材料的优选、配合比确定及工作性能研究  21-22
    1.5.2 聚合物改性水泥砂浆物理力学性能研究  22
    1.5.3 聚合物改性水泥砂浆的抗氯离子渗透研究  22
    1.5.4 聚合物改性水泥砂浆收缩性能研究  22
    1.5.5 聚合物改性水泥基修补材料界面粘结性能  22
    1.5.6 养护制度对聚合物改性水泥砂浆强度的影响  22-23
  1.6 拟解决的关键问题  23-24
第二章试验原材料及方法  24-31
  2.1 原材料  24-26
    2.1.1 水泥  24
    2.1.2 聚合物  24-26
  2.2 试验技术路线  26
  2.3 试验方法  26-31
    2.3.1 凝结时间  26-27
    2.3.2 粘度试验  27
    2.3.3 可灌性  27-28
    2.3.4 抗压强度与抗折强度  28
    2.3.5 韧性  28-29
    2.3.6 干缩  29
    2.3.7 界面粘结性能  29-30
    2.3.8 抗氯离子渗透性  30
    2.3.9 养护制度对改性砂浆强度的影响  30-31
第三章聚合物优选及修补材料工作性能研究  31-46
  3.1 概述  31
  3.2 正交设计法优选聚合物改性乳液  31-33
    3.2.1 因素水平表设计  31-32
    3.2.2 正交试验表  32
    3.2.3 试验结果  32-33
  3.3 实验数据分析  33-37
  3.4 改性水泥基修补材料配合比的初步确定  37-38
  3.5 聚合物改性水泥基修补材料的工作性能  38-45
    3.5.1 聚合物改性水泥基修补材料的粘度  38-40
    3.5.2 聚合物改性水泥基修补材料的可灌性  40-43
    3.5.3 聚合物改性水泥基修补材料凝结时间  43-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章聚合物改性水泥砂浆力学性能与耐久性研究  46-56
  4.1 聚合物改性水泥砂浆的力学性能  46-49
    4.1.1 聚合物改性水泥砂浆的强度试验  46-48
    4.1.2 聚合物改性水泥砂浆强度影响因素分析  48-49
  4.2 聚合物改性水泥砂浆的韧性  49-51
    4.2.1 结果分析  50-51
    4.2.2 聚合物对水泥砂浆韧性改善机理分析  51
  4.3 聚合物改性水泥砂浆力学性能影响因素分析  51-53
  4.4 聚合物改性水泥砂浆抗氯离子渗透性  53-55
    4.4.1 试验结果分析  54
    4.4.2 聚合物对水泥砂浆抗氯离子渗透性改善机理分析  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第五章聚合物改性水泥砂浆收缩性能研究  56-62
  5.1 概述  56-57
  5.2 聚合物改性水泥砂浆的收缩  57-60
    5.2.1 聚合物改性砂浆干缩试验  57-59
    5.2.2 试验结果分析  59-60
  5.3 影响水泥砂浆干缩率的因素  60
    5.3.1 水灰比对水泥砂浆干缩的影响  60
    5.3.2 聚合物乳液对水泥砂浆干缩的影响  60
  5.4 本章小结  60-62
第六章聚合物改性水泥基修补材料粘结性能研究  62-71
  6.1 界面粘结强度形成机理  62-64
    6.1.1 粘结模型  62-63
    6.1.2 界面粘结理论  63-64
  6.2 聚合物改性水泥基材料粘结强度  64-70
    6.2.1 聚合物改性水泥浆粘结强度试验  64-66
    6.2.2 聚合物改性水泥砂浆粘结强度  66-68
    6.2.3 聚合物改性水泥基材料粘结机理分析  68
    6.2.4 影响粘结强度的因素  68-70
  6.3 本章小结  70-71
第七章养护制度对聚合物改性水泥砂浆强度的影响  71-78
  7.1 聚合物改性水泥砂浆养护制度的优选  71-76
    7.1.1 不同养护条件下改性砂浆的强度  71-75
    7.1.2 试验结果分析  75-76
  7.2 养护制度对改性水泥砂浆强度影响分析  76-77
  7.3 本章小结  77-78
第八章结论与展望  78-80
  8.1 结论  78-79
  8.2 展望  79-80
参考文献  80-88
致谢  88-89
攻读硕士研究生期间参与科研及发表论文情况  89

聚合物改性水泥基修补材料研究

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