搅拌工艺对高掺量丁苯乳液改性硫铝酸盐水泥性能的影响

研究了搅拌速度与搅拌时间对高掺量丁苯乳液改性硫铝酸盐水泥砂浆的匀质性、含气量、流变性能、早期强度等宏观性能的影响,采用TGA、BET等微观手段研究了硬化砂浆的水化程度和孔隙特征。结果表明:延长搅拌时间、提高搅拌速率均可改善砂浆的匀质性和力学强度。但以176 r/min搅拌时,延长搅拌时间会提高新拌砂浆含气量,增大硬化砂浆“凝胶孔”含量,抑制水泥前1 h的水化。以108 r/min搅拌时,延长搅拌时间则促进水泥前1 h的水化。延长搅拌时间和提升搅拌速率阻碍砂浆絮凝,破坏水泥颗粒桥接,显著降低结构构筑速率。延长搅拌时间,砂浆屈服应力和塑性黏度降低。优化搅拌工艺,有助于为充填层修补砂浆的搅拌规范制定提供重要参数。

水性环氧-SBR乳化沥青微表处混合料路用性能研究

以水性环氧树脂(WER)和丁苯(SBR)胶乳为乳化沥青改性剂,制备水性环氧-SBR乳化沥青(WESEA),采用蒸发残留物三大指标、旋转黏度、水煮法、湿轮磨耗试验、冻融循环试验、轮辙变形试验,探究水性环氧掺量对WESEA胶结料及其微表处混合料路用性能的影响。结果表明:WESEA胶结料高温性能、黏度与黏附性均随着水性环氧掺量增加而提升;当水性环氧掺量为10%时,WESEA微表处混合料1h湿轮磨耗值、6d湿轮磨耗值分别较SBR改性乳化沥青微表处混合料降低50.2%、44.0%,宽度变形率降低了41.8%;WESEA微表处混合料的耐磨性、抗水损能力以及抗车辙性能均优于SBR改性乳化沥青微表处混合料。

复合乳化剂作用下抗温耐盐丁苯胶乳的制备及性能评价

针对丁苯胶乳用于固井增韧剂存在耐温性、抗盐性差,且在使用过程中需要搭配胶乳调节剂的缺点,以对苯乙烯磺酸钠、衣康酸为功能单体,OP-10、SDS复合乳化体系,改性丁苯胶乳合成了SCMBR胶乳,研究了不同乳化剂复配比例对该胶乳性质的影响。通过粒径、Zeta电位、透射电子显微镜综合表征了该胶乳的微观结构,评价了其耐热性、抗盐性。结果表明,由于磺酸基团和羧基的引入,SCMBR胶乳的耐热性能良好,热分解温度达400℃以上,且抗盐性能优异,TEM图像显示,SCMBR胶乳分散均匀,无团聚体。将SCMBR胶乳引入水泥,可明显改善水泥的稳定性,将游离液含量降低至1%以下,水泥浆上下层密度差缩小至0,对水泥流变性能抗折强度提升效果明显,效果最优的SCMBR-4:1改性水泥石28 d的抗折强度相较于纯水泥提高了20.5%,在深层、超深层固井中应用前景广阔。

树脂橡胶改性沥青路面性能研究

为提高公路性能,保证交通安全,提高沥青混合料录用性能,以石油沥青为原料,通过在原料中掺加不同比例的丁苯橡胶和酚醛树脂制备树脂橡胶改性沥青胶浆,通过针入度、软化点、弹性恢复以及布氏黏度试验,试验确定酚醛树脂和丁苯橡胶的最佳掺量分别为3%和4%,并对树脂橡胶改性沥青混合料路用性能进行试验,试验结果表明,在丁苯橡胶改性沥青胶浆中掺入酚醛树脂,可以保证丁苯橡胶改性沥青低温性能的前提下提高改性沥青胶浆的高温性能。

聚丙烯纤维和丁苯乳液对水泥砂浆性能的影响

研究了掺量为0～0．3％（体积分数）的聚丙烯纤维，掺量为0～12％（质量分数）的丁苯乳液在单掺、复掺情况下对水泥砂浆3，28，90d抗压、抗折强度，以及28d龄期时磨损、冲击性能等的影响．研究结果表明，纤维的掺入大幅度提高了丁苯乳液砂浆的抗冲击和抗磨损性能，提高丁苯乳液砂浆抗磨损性能的最佳纤维掺量为0．1％；纤维掺量越大，对提高丁苯乳液砂浆的抗冲击性能越有利．丁苯乳液的掺入改善了聚丙烯纤维与基体之间的界面粘结，增强了掺纤维砂浆的长期力学性能．丁苯乳液、聚丙烯纤维的复掺效果优于这两者单掺的情况，复掺对水泥砂浆起到了双重改性的效果．

聚合物改性水泥混凝土路用性能研究

结合室内试验,本文对聚合物丁苯乳液改性水泥混凝土的路用性能进行深入系统的分析研究。研究结果显示,掺入一定量的聚合物丁苯乳液后,水泥混凝土的抗折强度明显提高、弹性模量明显降低、破裂能、柔度系数明显增加,断裂性能从脆性向柔性转变,变形能力增加,干缩性减小,耐磨性增加,水泥混凝土的路用性能得到明显改善,丁苯乳液改性水泥混凝土的性能价格比明显大于普通水泥混凝土。本文的研究成果具有一定的理论价值及良好的应用前景。

丁苯胶乳的研制及其水泥浆性能评价

在一定温度下,丁二烯和苯乙烯中加入引发剂、乳化剂和相对分子量调节剂后,聚合生成丁苯胶乳。应用X射线衍射仪、电位测试仪对生成的丁苯胶乳进行结构性能分析,并对丁苯胶乳水泥浆常规物性、水泥石的强度进行了评价。结果表明:丁苯胶乳水泥浆具有丁苯胶乳加量少、抗高温、低失水、低游离水、直角稠化、过渡时间短、防气窜和良好的流变性等特点。水泥浆性能良好,固井质量优异。

苯丙乳液改性水泥砂浆的抗氯离子渗透性

在保持相同水灰比的条件下 ,通过改变丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸三元共聚物乳液中丙烯酸丁酯与苯乙烯的质量比 ,研究了聚合物柔性与改性砂浆抗氯离子渗透性之间的关系 .结果发现 ,丙烯酸丁酯与苯乙烯的质量比由 60∶40提高到 90∶1 0时 ,改性砂浆的氯离子扩散系数由 6.3 4× 1 0 - 1 1 m2 /s降低到 2 .2 9× 1 0 - 1 1 m2 /s.计算了试样脱模后在室温养护过程中的失重率和真空水饱和后的吸水率 ,结果发现 ,丙烯酸丁酯与苯乙烯质量比为 80∶2 0和 90∶1 0的试样 ,其失重率和吸水率非常接近 ,而丙烯酸丁酯与苯乙烯质量比为50∶50、60∶40和 70∶3 0的试样 ,其吸水率大于失重率 。

水灰比和聚灰比对改性砂浆性能和微观结构的影响

将核壳比为50/50的聚丁二烯接枝聚苯乙烯(PB-g-PS)胶乳用于改性水泥砂浆,考察了聚灰比(聚合物对水泥的质量比)和水灰比(水对水泥的质量比)对改性水泥砂浆的流动度、抗压和抗折强度以及水吸收速率的影响.结果表明:改性砂浆的流动度随水灰比和聚灰比的增加而增加;胶乳能显著降低改性砂浆的毛细孔吸水率;改性砂浆的抗压强度降低,但当水灰比较低时,部分改性砂浆的抗折强度有所提高.微观结构分析表明:改性砂浆的结构更加致密,从而有利于性能的提高.

丁苯乳液和乳胶粉对水泥水化产物形成的影响

用X射线衍射对晶态水化产物钙矾石(AFt)和Ca(OH)2进行表征,用环境扫描电镜观察水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的变化,结合铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)的变化,分析丁苯乳液和乳胶粉对72h内水化产物的影响。结果表明:丁苯乳液和乳胶粉促进了水泥浆体中AFt的生成,乳胶粉的效果更明显。丁苯乳液增加了AFt在浆体中的稳定性。丁苯乳液和乳胶粉使Ca(OH)2的生成量减少,乳液的效果更明显;延缓了水泥浆体中C-S-H凝胶的形成。水化72h时,改性浆体结构与未改性浆体差别不大,只是水化产物表面覆盖了一层聚合物薄膜。

聚合物乳液共混物及其改性水泥砂浆的力学性能

研究了三种乳液共混物及其改性砂浆的力学性能与共混物组成的关系 ,发现乳液共混物薄膜性能与组成的关系与砂浆的力学性能与共混物组成的关系是否相似 ,与具体的共混物体系有关。苯丙乳液(SAE)与丁苯胶乳(SBR)共混 ,改性砂浆表现出协同效应 ,特别是两者组成接近1:1时 ,共混乳液改性砂浆的抗折强度可以提高20%～40%。但氯偏共聚乳液(PVDC)与SAE或SBR共混 ,则改性砂浆表现出反协同效应。改性砂浆力学性能与聚合物薄膜拉伸强度关系的研究表明 ,改性砂浆的抗压强度随聚合物薄膜的拉伸强度提高而增大 ,改性砂浆的抗折强度则与聚合物薄膜的拉伸强度基本无关。

三种方法表征丁苯乳液水泥砂浆韧性的对比

采用横向变形、压折比和抗冲击性能这三种方法研究了灰砂比和丁苯乳液对水泥砂浆韧性的影响.结果发现,丁苯乳液可以明显改善水泥砂浆的韧性,尤其对灰砂比为1∶2(质量比,下同)水泥砂浆的改善效果更显著.横向变形试验表明,丁苯乳液的掺入使水泥砂浆的最大荷载先增后减,横向变形和断裂能持续增加,且在最大荷载下降阶段增加得更快.掺加丁苯乳液明显提高了灰砂比为1∶3水泥砂浆的抗压强度和抗折强度,降低了水泥砂浆的压折比,灰砂比为1∶2,1∶3水泥砂浆的压折比分别在乳液掺量大于10%和15%后降低到3以下.丁苯乳液明显改善了水泥砂浆的抗冲击性能,使其冲击破坏能量显著提高,尤其是灰砂比为1∶2的水泥砂浆.比较发现,丁苯乳液水泥砂浆的横向变形在韧性较大时最为敏感,其压折比在韧性较小时比较敏感,而其抗冲击性能在整个试验范围内的敏感程度都较大.

丁苯乳液改性硫铝酸盐水泥修补砂浆性能研究

为寻找能快速修补破损水工建筑物的材料,研究了丁苯乳液掺用量(聚灰比为0～12.5%)对硫铝酸盐水泥修补砂浆物理力学性能的影响。结果表明:加入聚合物乳液后,修补砂浆的综合性能会得到较好改善,在聚灰比为12.5%时,试样28 d的抗折强度、干缩性能、抗折粘结强度、抗渗性能分别比基准砂浆提高30.2%,41.8%,64.0%,69.4%,但抗压强度降低7.7%;在浓度为5%的硫酸、硝酸侵蚀下,随着聚灰比的增加,试样的抗酸性呈现先上升后下降趋势,在聚灰比为10%时达最佳。

丁苯乳液改性水泥砂浆的力学性能与体积密度

在固定水灰比为0.4且改变养护条件下,研究了丁苯乳液掺量对改性水泥砂浆体积密度和力学性能的影响,并对改性水泥砂浆力学性能与体积密度间的相互关系进行分析.结果表明:当丁苯乳液掺量在0～20%(质量分数,下同)之间变化时,改性水泥砂浆体积密度在8%丁苯乳液掺量时最低;改性水泥砂浆的抗压强度和抗折强度在0～8%丁苯乳液掺量之间随丁苯乳液掺量的增加而下降;在丁苯乳液掺量小于10%时,改性水泥砂浆的动弹性模量随着丁苯乳液掺量的增加而减小;当丁苯乳液掺量小于10%时,改性水泥砂浆抗压强度、动弹性模量均与体积密度之间存在着较好的线性对应关系,而抗折强度与其相关性则不明显.

道路用聚合物改性水泥砂浆修补材料的研制

研制一种道路修补砂浆。通过比较硅酸盐水泥和铝酸盐水泥不同配比时的凝结时间和砂浆力学性能,初步确定了具有较高早期强度的复配水泥砂浆的配比。在复配水泥砂浆中掺加丁苯聚合物乳液进一步改性。结果表明:改性砂浆早期抗压和抗折强度较低,后期强度有较大持续的增长;聚合物乳液能提高改性砂浆的抗折强度和粘接强度,降低压折比;随着聚合物乳液掺量的增加,耐磨度先下降,后提高。综合考虑,在铝酸盐水泥中掺加20%的硅酸盐水泥,聚合物乳液掺量为5%～10%,水灰比0.26～0.30,砂灰比2.0～3.0时,可得到一种较为理想的道路修补材料。

纤维对丁苯乳液改性水泥砂浆干缩性能的影响

丁苯乳液改性水泥砂浆由于乳液掺量较高限制了其应用范围，为此提出了在较低丁苯乳液掺量下采用纤维增强丁苯乳液改性水泥砂浆的方法．研究了碳纤维、聚丙烯纤维及其不同纤维体积分数对丁苯乳液改性水泥砂浆早期（0～6h）干缩性能的影响，并研究了钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维及其混杂对丁苯乳液改性水泥砂浆长期干缩性能的影响．研究表明：掺0．3％碳纤维、0．1％聚丙烯纤维均能减小丁苯乳液改性水泥砂浆早期的干缩率；0．3％碳纤维对丁苯乳液改性水泥砂浆早期干缩的抑制作用好于0．3％聚丙烯纤维，但却增大了丁苯乳液改性水泥砂浆的长期干缩率，而0．3％钢纤维限制丁苯乳液改性水泥砂浆长期干缩的效果最优．通过压汞实验初步分析了丁苯乳液改性水泥砂浆孔结构与其干缩率之间的关系．

外加剂对水泥石力学性能的影响

传统水泥石的硬脆性是致使油井整体性在复杂多变的井下工况及油气井后续施工中受到破坏、导致层间封隔失效的主要原因。为进一步提高水泥石性能,解决石油固井等实际问题,在普通固井水泥(G级纯水泥)中掺加定量的丁苯胶乳、硅粉、石棉等外加剂,形成胶乳水泥(G级水泥添加丁苯胶乳)、二元复配水泥(G级水泥添加丁苯胶乳和硅粉)和三元复配水泥(G级水泥添加丁苯胶乳、硅粉和石棉),研究了外加剂对水泥石抗压强度、杨氏模量、泊松比和体积弹性模量等9项力学性能的影响。结果表明,普通固井水泥、胶乳水泥、二元复配水泥和三元复配水泥四种水泥石的泊松比均接近0.20。与普通水泥石相比,胶乳水泥石、二元复配水泥石和三元复配水泥石抗压强度分别提高24.6%、12.3%和降低11.2%。二元复配水泥石的杨氏模量和体积弹性模量均提高,分别为11.8%和12.9%;而胶乳水泥石分别降低2.9%和8.2%;三元复配水泥石分别降低14.7%和18.6%。二元复配水泥石有较强的刚度,胶乳水泥石和三元复配水泥石表现出较好的弯曲性能,具有柔性好的特点,此外胶乳水泥石表现出较好的抗冲击韧性。胶乳水泥为石油固井的最佳选择。

丁苯胶乳水泥浆体系消泡剂的研究

由于国产丁苯胶乳中含有大量的表面活性剂,在拌合过程中易导致气泡在水泥浆中形成并稳定存在,从而起泡严重,对水泥石密度和抗压强度产生较大的影响。本文对不同消泡剂的表面张力、胶乳稳定性以及不同温度下水泥浆流动性、密度进行了实验测试和讨论,并对添加复配消泡剂前后丁苯胶乳所形成水泥石的抗压强度和微观结构进行了分析。结果表明:丁苯胶乳浓度相对于消泡剂的种类对水泥浆体系影响较小,并且胶乳水泥浆高温下起泡比常温下严重;消泡剂异辛醇和二甲基硅油均具有较低的表面张力、不破坏胶乳稳定性以及对流动性影响较小,且在90℃下具有较好的消泡效果,加量为0.3%时的效果最佳;加入复配消泡剂(二甲基硅油和异辛醇质量比为1:1.5)后的丁苯胶乳(加量为水泥质量的10%)所形成的水泥石抗压强度得到明显提高,气泡、孔量明显降低,结构更加致密。

丁苯胶乳水泥浆体系的抗蚀性能

通过室内实验研究,优选出了与丁苯胶乳配套的外加剂,包括分散剂、稳定剂、缓凝剂等,形成了适合不同温度下的胶乳水泥浆体系,并通过扫描电镜和X射线衍射仪对胶乳水泥石的耐腐蚀性能进行了研究,同时进行了水泥石抗压强度、抗折强度和渗透率实验。结果表明,该丁苯胶乳水泥石的抗压、抗折强度高、耐腐蚀性好,该体系具有广泛的推广应用价值。

苯丙共聚乳胶粉水泥砂浆的性能研究

研究了苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物乳胶粉（简称苯丙共聚乳胶粉或SAE乳胶粉）改性水泥砂浆的减水性、引气性、保水性、力学强度等物理性能.研究表明：SAE乳胶粉具有一定的减水作用,在同一流动度下,水泥砂浆用水量随SAE乳胶粉掺量增加而降低;SAE乳胶粉的掺入可在新拌水泥砂浆中引入9.8%～13.0%的含气量;水泥砂浆在新拌阶段以及硬化阶段的保水能力随SAE乳胶粉的掺入可显著改善;SAE乳胶粉明显提高了水泥砂浆的抗折和黏结抗拉强度,降低了水泥砂浆的抗压强度,从而改善了水泥砂浆的柔韧性并提高了水泥砂浆-混凝土以及砂浆-EPS板系统的界面区黏结抗拉强度.