改性干粉型聚合物水泥砂浆试验研究

本文研究两种不同的可再分散乳胶粉(醋酸乙烯-乙烯共聚物和醋酸乙烯/叔碳酸乙烯酯共聚物)对干粉型聚合物水泥砂浆力学性能、粘结强度、吸水率、干燥收缩的性能影响。结果表明,可再分散乳胶粉的掺量、类型对聚合物水泥砂浆的性能影响较大,力学性能较普通水泥砂浆有明显的提升和改善。可再分散乳胶粉的加入虽然降低了砂浆的抗压强度,但显著提高了抗折强度和折压比,改善了砂浆的柔韧性和抗裂能力;砂浆的干燥收缩、粘结强度和吸水率等性能均有较为明显的改善。

防灭火喷涂材料黏附及封堵性能试验研究

为改善煤矿井下巷道喷涂防灭火材料黏附性差,易开裂、易脱落及封堵效果差等问题,研制了一种以粉煤灰为骨料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为基料,可再分散乳胶粉(VAE)为外加剂的防灭火喷涂材料。通过单轴抗压强度实验、煤岩多相多场真三轴动态渗流实验以及扫描电镜实验等,研究了VAE对喷涂材料的黏附性能、胶结性能、力学性能、封堵性能的影响。结果表明,加入VAE可以促进水化产物中丝状黏结桥的形成,实现黏结桥与水化产物的铆接、桥连,构成一个致密的网络结构。这不仅可以提升喷涂材料的抗开裂能力,同时增强了材料与煤结合后的黏附性能、胶结性能以及封堵性能。加入1%VAE的喷涂材料能够充分包裹住煤体,在煤体表面形成致密的涂层,有效隔绝空气与煤体接触,从而预防煤自燃,研发的材料对防治巷道顶部煤自燃具有一定作用。

VAE乳胶粉/碳纤维复合改性混凝土的力学性能

为探究醋酸乙烯酯-乙烯共聚物(VAE)乳胶粉和碳纤维对混凝土力学性能的混杂改性效果及机理,制备了1种VAE乳胶粉改性混凝土(VAEMC)、3种碳纤维改性混凝土(CFMC)和3种VAE乳胶粉/碳纤维复合改性混凝土(VAE/CFMC),测试了改性混凝土的电阻率和力学性能,并进行了扫描电镜试验和压汞试验.结果表明:VAE乳胶粉可以促进碳纤维的分散,VAE/CFMC的电阻率小于CFMC;与CFMC相比,VAE/CFMC的力学性能更佳;VAE乳胶粉与碳纤维具有“正混杂效应”,复掺VAE乳胶粉与碳纤维时,混凝土的力学性能呈现出“1+1>2”的复合增强效果;VAE乳胶粉可以优化CFMC的孔隙结构,细化其孔径,增强碳纤维/混凝土基体界面的物理结合,使碳纤维的破坏形式由拉滑破坏转变为拉断破坏.

可再分散乳胶粉对钢结构界面砂浆的性能影响和机理分析

可再分散乳胶粉是钢结构界面砂浆制备的关键材料。本文研究了可再分散乳胶粉的掺量对界面砂浆28 d抗压强度、抗折强度、拉伸黏结强度的影响,同时结合扫描电镜、X射线衍射等微观分析手段对可再分散乳胶粉提升界面砂浆的黏结性机理进行了分析。结果表明:在钢结构界面砂浆的制备中,可再分散乳胶粉的适宜掺量为15%(质量分数);在适宜掺量下,界面砂浆的拉伸黏结强度达到1.12 MPa,压折比为2.3,乳胶粉的加入能有效改善砂浆柔韧性;乳胶粉的加入改变了砂浆的孔结构,孔隙率变大;界面过渡区的水化产物主要是聚合膜包裹水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)_(2)。

再生微粉-可再分散乳胶粉复合水泥砂浆力学性能研究

研究在再生微粉、聚羧酸、葡萄糖-膨润土的条件下,不同可再分散乳胶粉对复合水泥砂浆的影响。试验结果表明:增加可再分散乳胶粉能够提高砂浆的流动度;增加可再分散乳胶粉掺量,抗压强度先增大后下降,抗折强度持续上升,延性先降低再上升;增大试件养护龄期,抗折、抗压强度增加,延性减小。

装配式建筑硅酸盐水泥石英砂改性封浆料制备及性能研究

为解决装配式建筑现场封边浆料问题,研究对当前装配式建筑所使用的封浆料性能缺陷进行分析,针对当前装配式建筑所使用的封浆料普遍存在早期强度低导致灌浆易崩裂,收缩开裂导致漏浆,封边粘刀导致不易施工等问题。尝试利用硅酸盐水泥和石英砂为基础材料,通过添加矿物掺合料等改性材料制备了一种改性封浆料,并对封浆料在装配式建筑中的应用效果进行总结,制备的改性封浆料在性能上很好地弥补了一般封浆料的不足,是一种理想的装配式建筑封浆料。

玄武岩纤维和外加剂对混凝土力学和抗裂性能的影响

研究了玄武岩纤维(BF)、可再分散乳胶粉、羟乙基甲基纤维素醚(HEMC)、UEA膨胀剂和十二烷基硫酸钠(K12)对混凝土力学性能和抗裂性能的影响。结果表明:随着可再分散乳胶粉掺量的增加,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度基本呈降低趋势,拉压比先减小后增大;随着BF掺量的增加,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度先增大后减小,拉压比基本呈增大趋势,抗裂性能提升;复掺BF、可再分散乳胶粉、HEMC、UEA膨胀剂和K12时,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度较复掺BF、可再分散乳胶粉、HEMC和UEA膨胀剂时有所降低,但拉压比增大,抗裂性能显著提升。

碳纤维增强聚合物混凝土抗冲击性能试验研究

为了更好地研究纤维混凝土的力学性能,通过在聚合物混凝土中加入碳纤维进行改性来研究不同掺量碳纤维增强聚合物混凝土的抗冲击性能。采用分离式霍普金森压杆试验系统开展冲击压缩试验,从应力—应变曲线、强度和变形特性、冲击韧性等方面探究碳纤维掺量对聚合物混凝土抗冲击性能的影响。结果表明:随着碳纤维掺量的增加,聚合物混凝土的抗冲击性能先增强后减弱;当碳纤维掺量为0.2%时,混凝土的动态抗压强度最大,承受高应变率压缩荷载的变形能力最强,即碳纤维的最佳掺量为0.2%。

可再分散乳胶粉对石膏基自流平砂浆性能的影响

以脱硫石膏为主要胶凝材料,掺入普通硅酸盐水泥和外加剂,制备了石膏基自流平砂浆,研究了不同掺量(0、1%、2%、3%、4%)的可再分散乳胶粉对石膏基自流平砂浆工作性、力学性能和耐水性能的影响,并采用XRD和SEM进行了微观分析。结果表明:掺入适量的可再分散乳胶粉能够提高石膏基自流平砂浆的流动度;可再分散乳胶粉的掺入降低了石膏基自流平砂浆的抗压强度、抗折强度和耐水性能,同时降低了压折比,从而提高了石膏基自流平砂浆的韧性和抗裂性,降低了脆性;石膏基自流平砂浆的水化产物主要为二水石膏、钙矾石等。

VAE乳胶粉改性水泥砂浆的配合比优化及抗冻性研究

以折压比、抗拉强度和黏结强度为评价指标,通过正交试验确定了醋酸乙烯-乙烯共聚乳胶粉(VAE乳胶粉)改性水泥砂浆配合比的较优方案。以较优方案为基础,研究了VAE乳胶粉掺量对砂浆力学性能和抗冻性的影响。结果表明,VAE乳胶粉改性水泥砂浆配合比的较优方案灰砂比为0.375,VAE乳胶粉掺量为10%(质量分数),水灰比为0.38。VAE乳胶粉可以显著提高砂浆的抗折、抗拉、黏结强度和韧性,随着VAE乳胶粉掺量(8%~12%)增大,砂浆的抗折、黏结强度和折压比均不断增大,抗拉强度不断减小,但仍显著大于普通砂浆;随着VAE乳胶粉掺量增大,砂浆的吸水率、质量损失率和强度损失率均不断减小;随着VAE乳胶粉掺量增大,抗压强度呈先增大后减小的趋势,当VAE乳胶粉掺量为12%时,砂浆的抗压强度开始低于普通砂浆。综合考虑砂浆的强度和韧性,VAE乳胶粉的较优掺量为8%~10%。

聚合物乳胶粉改性碳纤维增强混凝土的配合比设计

为提高碳纤维在混凝土中的分散性,利用可再分散聚合物乳胶粉与短切碳纤维对混凝土进行复合改性,运用正交试验方法,基于L_(9)(4^(3))正交试验表,设计两批18(2×9)组聚合物乳胶粉-碳纤维复合改性混凝土(PMCFRC)的坍落度、28d抗压强度及纤维分散性检测试验。第1批正交试验研究了水灰比、聚合物掺量、碳纤维掺量对PMCFRC性能的影响,第2批正交试验研究了分散剂种类、分散剂掺量、减水剂掺量对PMCFRC性能的影响,获得PMCFRC的坍落度、抗压强度、电阻率等基本参数,并利用极差和方差分析方法,研究各因素的主次顺序,分析其是否影响显著,基于此寻找出PMCFRC最优配合比。结果表明:第1批正交试验中,对于坍落度、电阻率以及电阻率变动系数,碳纤维掺量为显著因素;对于28d抗压强度,水灰比为显著因素;第2批正交试验中,对于坍落度和28d抗压强度,减水剂掺量为显著因素;对于电阻率和电阻率变动系数,分散剂掺量为显著因素。PMCFRC最佳配合比为:水灰比0.49,聚合物掺量12%,碳纤维掺量0.3%,砂率34%,分散剂选用羟乙基纤维素,分散剂掺量0.4%,减水剂掺量1.2%,消泡剂掺量0.3%。

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响,开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验,并通过X射线断层扫描(X-ray computed tomography,XCT)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明:胶粉应用于低剂量水泥基材料时,对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性,5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后,水泥稳定碎石的7、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%,温缩系数降低17.1%,收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示,加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征,减少了大孔的数量,孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结,优化其孔隙结构,并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构,是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。

粉状炭黑预备方式对湿法混炼胶料性能的影响

研究粉状炭黑(以下简称炭黑)预备方式对湿法混炼(胶凝)胶料性能的影响,并与传统干法混炼胶料进行对比。结果表明:炭黑湿法混炼胶料的性能明显优于干法混炼胶料,其中研磨炭黑湿法混炼胶料的综合性能最好,未造粒炭黑由于极轻且难以分散,其湿法混炼胶料的综合性能相比干法混炼胶料提升不大;研磨炭黑和筛滤破碎炭黑能够与天然胶乳在短时间内实现胶凝,其湿法混炼效率较高。

可再分散乳胶粉与PE纤维对喷射混凝土性能的影响

研究了可再分散丙烯酸酯-苯乙烯共聚物乳胶粉(PRAS)和聚乙烯纤维(PE纤维)对喷射混凝土力学性能和抗冻性能的影响。结果表明:复掺适量PRAS和PE纤维能够显著提高喷射混凝土的抗压强度和抗折强度,降低冻融循环后的质量损失率和提高相对动弹性模量;当PRAS掺量为0.4%、PE纤维体积掺量为1.0%时,喷射混凝土的力学性能和抗冻性能最佳。

矿物掺合料和胶粉对陶瓷砖胶粘剂性能的影响

研究了在确定加水量的情况下,P·O 42.5水泥、偏高岭土、轻质材料和可再分散乳胶粉对陶瓷砖胶粘剂拉伸粘结强度、浸水后的拉伸粘结强度、20min晾置时间的拉伸粘结强度、热冲击后拉伸粘结强度以及横向变形的影响。其中不同种类的轻质材料分别采用玻璃微珠与漂珠。结果表明:P·O 42.5水泥添加量在28%时,陶瓷砖胶粘剂综合性能最好;随着偏高岭土在水泥基瓷砖胶粘剂中添加量的提高,水泥基陶瓷砖胶粘剂的拉伸粘结强度逐渐增大;相同掺量的情况下,添加了玻璃微珠的陶瓷砖胶粘剂的各项拉伸粘结强度高于添加漂珠的陶瓷砖胶粘剂;提高胶粉掺量可以明显地提高陶瓷砖胶粘剂的各项拉伸粘结强度和柔韧性。综合考虑,与不添加可再分散乳胶粉的陶瓷砖胶粘剂相比,添加了可再分散乳胶粉在陶瓷砖胶粘剂中的各项拉伸粘结强度提高明显。

聚合物粉末对水泥砂浆抗冻性能的影响研究

采用气冻水融的慢冻法冻融循环机制,通过冻融前后的力学强度、微观形貌分析,对可再分散沥青粉末(EAP)、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物(VAE)胶粉改性水泥砂浆进行抗冻性研究,对比在不同掺量、不同循环次数下2种可再分散聚合物粉末对砂浆抗冻性能的改善效果。结果表明:聚合物可在水泥砂浆内部形成膜状结构,提高防水性能,从而能明显提高水泥砂浆的抗冻性能,尤其是200次冻融循环以上的长期抗冻性。冻融循环对聚合物水泥砂浆抗折强度的破坏程度大于对水泥砂浆抗压强度的破坏程度,且在冻融循环早期,聚合物砂浆不会出现严重的结构破坏。在相同掺量下,EAP对水泥砂浆抗冻性能的改善效果优于VAE胶粉,EAP的最佳掺量为10%,VAE胶粉掺量的增大不利于冻融循环后力学强度的保持,但与空白砂浆相比保持效果更好。

可再分散乳胶粉对软岩相似材料性能的影响

为研制软岩的相似材料,本文选用铁精粉、重晶石粉和石英砂作为骨料,分别以石膏以及水泥和粘土混合作为胶凝剂,设计了以可再分散乳胶粉掺量为变化参数的单因素影响试验。结果表明:(1)在石膏胶结类型相似材料中,掺入2%以内的可再分散乳胶粉可提高其密度以及抗压强度,但超过2%后,上述指标呈下降趋势,其中密度表现得更明显;变形模量始终呈下降趋势,在2%后越显著;(2)水泥和粘土胶结的相似材料密度、抗压强度及变形模量线性降低,抗压强度最大降幅约35%,(3)随该掺量增加,石膏胶结的相似材料呈现明显的弹、塑性阶段,破坏形式转变为软岩常见的X状共轭破坏;(3)水泥和粘土胶结的相似材料在6%时才开始表现出这一性质。结论可为软岩大型边坡工程或地下结构围岩工程的稳定性分析。

阴离子型丁苯胶乳粉的合成及其在油井水泥中的应用

油井水泥具有脆性,其弹性形变能力不足,对外部载荷的抵抗力差,阻碍了油气井固井技术的发展。为了克服这些不足,合成了一种阴离子型丁苯胶乳粉弹性材料。以聚丁二烯(PB)、苯乙烯(St)为原料,以顺丁烯二酸(MA)为改性单体,m(PB)∶m(St)∶m(MA)=6∶2∶1,在70℃下反应7 h,经干燥,研磨后得到阴离子型丁苯胶乳粉(SBRM)。通过红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、热重分析仪、水润湿性测试和显微镜表征了SBRM的结构,分析了SBRM的性能。经红外光谱与核磁共振氢谱分析,证明了合成产物为SBRM;由热重分析可知,合成的SBRM热稳定性较好,当温度高于375℃时,SBRM的主链才会发生分解;SBRM的接触角为47.1°。按照配方1(G级油井水泥+2%降失水剂(SWJ-1)+1%分散剂(SXY),水泥浆水灰比为0.44,均为质量比,下同)配制空白组水泥浆,按照配方2(G级油井水泥+2%降失水剂(SWJ-1)+1%分散剂(SXY)+3%/5%/7%SBRM,水泥浆水灰比为0.44)配制丁苯胶乳粉水泥浆,按照配方3(G级油井水泥+2%降失水剂(SWJ-1)+1%分散剂(SXY)+3%/5%/7%市售丁苯胶乳(XSBR),水泥浆水灰比为0.44)配制市售阴离子丁苯胶乳水泥浆,进行水泥浆性能测试。然后分别在90℃条件下养护48 h后进行水泥石性能测试。结果表明:SBRM能够较好地分散在水泥中,同时能够提高水泥浆的流动性,显著提高水泥石的弹性,SBRM水泥石弹性模量较空白水泥石弹性模量降低了39.8%,较XSBR水泥石弹性模量降低了28.3%。微观形貌分析表明:SBRM填充在水泥石内部孔隙中能提高水泥石的致密性,具有缓解外部冲击能力,从而提高水泥石弹性。

非标施工对瓷砖胶性能的影响

在实验室模拟一些工程上的非标施工,分析不当加水量,超长时间施工,河砂、水泥、乳胶粉替代量对瓷砖胶性能的影响,并分析其原因。结果显示,瓷砖胶在拌合过程中加水量过多或过少、瓷砖胶拌合完成后超长时间施工、增加河砂用量都会导致瓷砖胶的拉伸粘结强度降低;增加水泥用量不仅对瓷砖胶拉伸粘结强度的提高不明显,而且随着水泥用量的增加引起的干缩值增大,会增加空鼓、掉转的风险;当乳胶粉用量不大于5%时,能提高瓷砖胶的拉伸粘结强度,但同时会增大瓷砖胶的干缩率,乳胶粉的用量不宜大于5%。非标施工对瓷砖胶性能有不同程度的损伤,依据施工指导进行标准化施工才能充分发挥出瓷砖胶的性能。

活性矿物细粉及可再分散乳胶粉对快速修补砂浆早期性能的影响研究

针对快速修补砂浆在道路抢修中常出现性能不稳定,导致无法保障2 h快速通车的问题,研究了不同掺量硅灰、粉煤灰、矿粉和可再分散乳胶粉对快速修补砂浆工作性能和早期力学性能的影响规律。结果表明:快速修补砂浆早期强度与硅灰掺量呈正相关,随着矿粉、粉煤灰和可再分散乳胶粉掺量的增加而呈先增后减的发展趋势。掺入6%矿粉对修补砂浆的2 h抗压强度增幅最佳,由32.5 MPa增长至47.5 MPa,增长率达到45%;快速修补砂浆的工作性能与粉煤灰掺量呈正相关,与硅灰、矿粉和可再分散乳胶粉掺量呈负相关。综合考虑工作性能和早期强度,推荐掺量排序为:6%矿粉≥6%硅灰≥6%粉煤灰≥5 kg/m^(3)可再分散乳胶粉。