水性環(huán)氧樹脂乳液改性水泥砂漿的性能研究.pdf

1、隨著海洋工程的發(fā)展，普通水泥砂漿(混凝土)難以滿足海洋工程高耐久性的要求。聚合物水泥砂漿(混凝土)是一種耐久性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通水泥砂漿(混凝土)的新型海工材料，它的研究與應(yīng)用十分引人注目，但抗硫酸鹽侵蝕、抗氯離子滲透等性能仍顯不足制約了聚合物水泥砂漿(混凝土)在海洋工程中的應(yīng)用，目前進(jìn)一步提高耐久性是聚合物水泥砂漿(混凝土)的一個(gè)重要研究方向。水性環(huán)氧樹脂乳液具有活潑的環(huán)氧基和醚基、固化后不產(chǎn)生低分子副產(chǎn)物、環(huán)氧分子中所含的脂肪族羥基不與堿

2、起反應(yīng)、水性環(huán)氧樹脂乳液VOC含量低且不含HAP、滿足環(huán)保的要求和加工操作簡(jiǎn)便等特性，采用水性環(huán)氧樹脂乳液制備水泥砂漿(混凝土)可利用上述優(yōu)點(diǎn)解決現(xiàn)有聚合物乳液改性水泥砂漿中聚合物與水泥相親性能和界面粘接性能、水泥砂漿收縮率大、耐腐蝕性能差等不足，有關(guān)水性環(huán)氧樹脂乳液和粉煤灰改性水泥砂漿的海工性能研究及其在海洋工程中的應(yīng)用鮮見報(bào)道，開展水性環(huán)氧樹脂乳液和粉煤灰改性水泥砂漿的海工性能研究具有重要的意義。
　　 本文研究了各種工藝參

3、數(shù)對(duì)普通水泥砂漿、單摻粉煤灰水泥砂漿、單摻聚合物乳液改性水泥砂漿和雙摻粉煤灰和聚合物乳液改性的水泥砂漿的力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明聚合物乳液的摻入量為10wt％時(shí)，改性水泥砂漿的強(qiáng)度最高；聚合物乳液改性水泥砂漿中摻入10wt％粉煤灰時(shí)，其早期強(qiáng)度下降較?。凰冶?、助劑以及養(yǎng)護(hù)方式對(duì)聚合物乳液改性水泥砂漿的力學(xué)性能也有較大的影響。雙摻粉煤灰和聚合物乳液改性水泥砂漿在聚合物乳液摻量和粉煤灰摻量都為10wt％，加入1wt％消泡劑和1wt％減水劑

4、，采用干濕結(jié)合的養(yǎng)護(hù)方式時(shí)其力學(xué)性能最佳。為制備高性能雙摻改性水泥砂漿，實(shí)驗(yàn)采用適宜的工藝參數(shù)為：聚灰比為0.1、水灰比0.3～0.4、粉煤灰摻量為10wt％、消泡劑摻量為1wt％、減水劑摻量為1wt％以及采用7天濕養(yǎng)護(hù)21天干養(yǎng)護(hù)的養(yǎng)護(hù)制度。
　　 本文對(duì)聚合物乳液改性水泥砂漿的抗硫酸鹽侵蝕、抗氯離子滲透等性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明雙摻聚合物乳液和粉煤灰改性砂漿的耐水性能、體積穩(wěn)定性、抗硫酸鹽和凍融性能以及抗氯離子滲透性能均優(yōu)于

5、普通水泥沙漿、單摻粉煤灰或聚合物乳液的水泥砂漿。雙摻10wt％粉煤灰和10wt％聚合物乳液改性的水泥砂漿28天吸水率為1.7％，較普通水泥砂漿降低了79％；90天的干縮率為0.52％，較普通砂漿降低了68.1％；56天的粘結(jié)強(qiáng)度為3.5MPa，較普通水泥砂漿提高了150％；210天的抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)為0.97，較普通水泥砂漿提高了56％以上；抗侵蝕和凍融協(xié)同效應(yīng)較普通水泥砂漿大幅度提高，在循環(huán)40次之后其強(qiáng)度損失率僅為9％；且6個(gè)月抗氯

6、離子滲透深度僅為17mm，較普通水泥砂漿提高了
　　 本文通過XRD、MIP和SEM對(duì)不同的水泥砂漿的水化程度和侵蝕程度、孔結(jié)構(gòu)分布以及內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行了研究。結(jié)果表明摻入聚合物改性的水泥砂漿Ca(OH)2特征峰降低，說明該水泥砂漿內(nèi)部Ca(OH)2含量降低，聚合物抑制了水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2的產(chǎn)生或與其發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)；同時(shí)摻入聚合物乳液和粉煤灰改性水泥砂漿浸泡在腐蝕介質(zhì)中一定齡期后的CaSO4特征峰最弱，說明聚合物和粉

7、煤灰對(duì)水泥砂漿內(nèi)部水化產(chǎn)物起到了保護(hù)作用，阻礙了腐蝕介質(zhì)對(duì)水泥砂漿的侵蝕。雙摻粉煤灰和聚合物乳液改性的水泥砂漿平均孔徑最小，孔隙分布均勻，且大孔數(shù)量最少，大大降低了水泥砂漿的孔隙率，從而提高了水泥沙漿的抗氯離子滲透性能。另外聚合物乳液改性水泥砂漿中聚合物顆粒與水泥之間的相親性較好，聚合物顆粒與水化產(chǎn)物粘結(jié)緊密。雖然聚合物顆粒大小及分布不均，但小尺寸顆粒居多，能夠在水泥砂漿孔隙中或水化產(chǎn)物表面聚集；同時(shí)已侵蝕的聚合物乳液改性水泥砂漿孔隙中