纖維增強(qiáng)聚合物改性水泥基修復(fù)材料的制備及性能研究.pdf

1、未來(lái)的五至十年，我國(guó)大量的老舊房屋將進(jìn)入一個(gè)修補(bǔ)加固的高峰期，許多新建混凝土結(jié)構(gòu)同樣面臨著嚴(yán)重的耐久性問(wèn)題，可以預(yù)見(jiàn)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，我國(guó)建筑行業(yè)將完成由新建基礎(chǔ)設(shè)施為主向修復(fù)和翻新基礎(chǔ)設(shè)施為主的轉(zhuǎn)變，因此，開(kāi)展新型加固材料的制備與應(yīng)用研究具有十分廣闊的前景。聚合物改性水泥基修復(fù)材料是指在水泥基材料中摻入一定比例的聚合物，改善修復(fù)材料的界面過(guò)渡區(qū)結(jié)構(gòu)，提高粘接強(qiáng)度，增加抗彎性能的一種新型修復(fù)材料。此類(lèi)材料通過(guò)優(yōu)化組成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)性能可

2、控，使其性能達(dá)到建筑修復(fù)材料的性能要求。
　　本文根據(jù) Dinger-Funk方程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為 D-F方程）確定的最緊密堆積模型設(shè)計(jì)聚合物改性水泥基材料中水泥漿體組成材料粉體的配合比，用相關(guān)系數(shù)和歐式距離表征實(shí)際配比中粉體粒徑分布與 D-F方程的接近程度。采用壓汞法(MIP)測(cè)試水泥漿體的孔結(jié)構(gòu)，分析了歐式距離和孔體積分形維數(shù)之間的關(guān)系及二者對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：歐式距離與分形維數(shù)之間具有較高的相關(guān)性，相關(guān)性為85.36％；

3、當(dāng)歐式距離從85.65減小至57.42時(shí)，分形維數(shù)從3.17增加到3.21，抗壓強(qiáng)度升高至123.4MPa，提高了27.77%；當(dāng)歐式距離從57.42減小至37.61時(shí)，分形維數(shù)從3.21減小到3.03，抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度不明顯。
　　以環(huán)氧樹(shù)脂乳液為改性劑，研究了聚灰比和固脂比（固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂乳液的質(zhì)量比，下同）對(duì)高致密水泥砂漿力學(xué)性能和水化行為的影響，用SEM研究了改性水泥砂漿的微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)，用壓汞法(MIP)測(cè)定分析了改性

4、水泥砂漿的孔結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，聚合物在水化的0-6h會(huì)加快水泥漿體的水化放熱速率，在水化的加速期6-15h和15h以后則起減速作用；當(dāng)固脂比為0.5時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂乳液固化后形成相互交錯(cuò)纏繞的纖維狀薄膜；隨著聚灰比的增加，改性砂漿的平均孔徑增大，孔隙率先減小后增大，抗折強(qiáng)度和壓折比不斷減小，粘接強(qiáng)度升高，當(dāng)摻量達(dá)到15%時(shí)，改性砂漿的粘接強(qiáng)度達(dá)到2.75MPa。
　　以玄武巖纖維為增強(qiáng)材料，研究了其摻量和長(zhǎng)度對(duì)纖維增強(qiáng)水泥砂漿力學(xué)性能及

5、孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：雙摻6mm和3mm與單摻12mm的玄武巖纖維時(shí)水泥砂漿孔隙率降低的最大幅度分別為56.20%和53.09%，壓折比降低最大幅度分別為16.91%和17.09%，雙摻6mm和3mm的玄武巖纖維時(shí)抗折強(qiáng)度隨著纖維摻量的增加而持續(xù)升高，最大增長(zhǎng)幅度為27.09%；而單摻6mm和3mm的玄武巖纖維對(duì)水泥砂漿孔結(jié)構(gòu)和抗折強(qiáng)度的變化幅度相對(duì)較小。
　　分別以單摻或復(fù)摻的方式在水泥砂漿中摻加玄武巖纖維和環(huán)氧樹(shù)脂乳液，研究

6、了玄武巖纖維和環(huán)氧樹(shù)脂乳液對(duì)水泥砂漿性能的耦合作用。結(jié)果表明：水泥砂漿在纖維摻量為1.5%，聚灰比為7.5%時(shí)流動(dòng)性最好；玄武巖纖維和環(huán)氧樹(shù)脂乳液的加入能有效降低水泥砂漿的孔隙率，纖維摻量為1.5%，且聚灰比為7.5%時(shí)，具有最小孔隙率6.31%；玄武巖纖維摻量控制在1.5%，水泥砂漿在聚灰比為12.5%時(shí)具有最小壓折比4.14。
　　最終確定的最優(yōu)配比為：水泥648g，硅灰36g，超細(xì)水泥216g，細(xì)砂499g，粗砂266g；其