丙烯酸鈣與礦物摻合料復(fù)合對(duì)水泥強(qiáng)度及抗蝕性能的影響畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-20 22:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，美國于1971年在混凝土協(xié)會(huì)里建立了聚合物混凝土委員會(huì)，后來，其它國家也紛紛建立起了自己的協(xié)會(huì)和委員會(huì)[23]。在80年代后，人們已經(jīng)不只是停留在工程技術(shù)層面上研究聚合物改性水泥，而是轉(zhuǎn)向改性機(jī)理、聚合物與水泥、水泥水化生成物間的作用機(jī)理從理論上進(jìn)行了深入的研究分析，并有大量科研成果出現(xiàn)。聚合物改性水泥基復(fù)合材料在我國起步較晚，丙烯酸醋共聚乳液水泥砂漿及苯丙乳液砂漿(PAE)應(yīng)用較成熟，另外，聚氯乙烯一偏氯乙烯乳液砂漿(PVDC砂漿)、氯丁膠乳砂漿(CR砂漿)及丁苯膠乳砂漿(SBR砂漿)也被較多使用。 丙烯酸鹽改性水泥的發(fā)展?fàn)顩r 在聚合物改性水泥中，丙烯酸鹽可灌性好，膠凝時(shí)間可調(diào)，低毒，因而是比較好的注漿材料。20世紀(jì)40年代美國首次在工程上應(yīng)用丙烯酸鹽注漿材料加固地基，70年代丙烯酸鹽可大量生產(chǎn)后，日本等國開始廣泛應(yīng)用丙烯酸鹽灌漿材料[24]。我國生產(chǎn)出ATM漿成功的應(yīng)用于工程中，得到了良好的效果。由于早期使用的化學(xué)添加劑有毒，污染環(huán)境，丙烯酸鹽化學(xué)灌漿材料又重新受到各國的重視[25]。美國于1980年研制成功了丙烯酸鹽化學(xué)灌漿材料AC400，毒性比丙烯酰胺漿液低。我國水利水電科學(xué)研究院和長江科學(xué)院先后于80年代中后期，研發(fā)了丙烯酸鹽化學(xué)灌漿材料，在90年代國際會(huì)議上進(jìn)行了交流，并應(yīng)用于工程當(dāng)中。在2005年以后，比利時(shí)等外國公司的中國代理商在地鐵等部門推廣應(yīng)用丙烯酸鹽化學(xué)灌漿材料?？梢姳┧猁}灌漿材料是一種通用的化學(xué)灌漿材料。 丙烯酸鹽漿液的組成與性質(zhì) 丙烯酸鹽灌漿材料是一類具有低粘度的灌漿材料，由鎂或鈣的氧化物、氫氧化物與丙烯酸反應(yīng)生成的丙烯酸鹽混合物，并加入多種其他所需組分生成。丙烯酸鹽漿液里含有丙烯酸鹽，交聯(lián)劑，引發(fā)劑，促進(jìn)劑。有時(shí)為了提高丙烯酸鹽單體儲(chǔ)存的穩(wěn)定性，在合成時(shí)需加入阻聚劑[26]。當(dāng)需要較長凝膠時(shí)間時(shí)，也可以添加緩凝劑。丙烯酸鹽一般含有能生成線性高分子的雙鍵，形成線性結(jié)構(gòu)。交聯(lián)劑能與丙烯酸鹽結(jié)合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，原因是含有兩個(gè)以上（包括兩個(gè)）的雙鍵，能起到連接的作用。交聯(lián)劑可以是甲撐雙丙烯酰胺，丙烯酸丁酯等。引發(fā)劑的作用是引發(fā)丙烯酸鹽及交聯(lián)劑的反應(yīng)如偶氮二異丁腈，過硫酸鉀等。促進(jìn)劑的作用是促進(jìn)反應(yīng)快速進(jìn)行如三乙醇胺。丙烯酸鹽漿液是在促進(jìn)劑和引發(fā)劑的作用下，使丙烯酸鈣和丙烯酸鎂發(fā)生自由基反應(yīng)生成線性高分子，并在交聯(lián)劑的作用下，線性分子生成網(wǎng)狀高分子。丙烯酸鹽漿液的性質(zhì)為：漿液粘度低，漿液表面張力小，滲透性小，粘結(jié)性較好。 丙烯酸鹽與水泥的作用機(jī)理混凝土是靠水泥石與集料的連接而實(shí)現(xiàn)其膠凝的價(jià)值。這就使水泥石與集料的接觸面顯得尤為重要，包含水泥石接觸面和集料接觸面，它直接影響著混凝土的諸多性能，如強(qiáng)度、抗蝕性等。集料水泥界面是從混凝土混合物加水?dāng)嚢杌旌想A段開始。它形成的好與壞與水灰比，集料表面對(duì)水泥漿體的濕潤程度有直接關(guān)系。例如，水泥與集料侵潤性好了，集料水泥漿體界面結(jié)合區(qū)的密度就會(huì)改善。因此，向水泥漿體中加入聚合物溶液或是亞硫酸鹽紙漿廢液等，兩表面的親水性增加，從而使集料水泥漿體界面過渡區(qū)密度增加，提高了混凝土的性能。丙烯酸鹽的作用機(jī)理就是通過對(duì)集料表面包覆丙烯酸鈣及水泥，使集料和水泥漿體之間形成連接緊密且有一定強(qiáng)度的界面過渡區(qū)。用丙烯酸鹽和水泥包裹集料，水泥漿體與集料之間緊密連接，提高界面過渡區(qū)的連接強(qiáng)度，有效的改良了集料水泥漿體界面區(qū)，提高了水泥的性能。有人經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入丙烯酸鈣后水泥的力學(xué)性能和抗蝕性能都提高了。數(shù)據(jù)顯示，%時(shí)，水泥1天的抗折強(qiáng)度提高了72%，28d 的抗壓強(qiáng)度提高了13%，%時(shí)，[27]。 另外，丙烯酸鹽中含有大量—COOMg、—COOCa、—H、—OH 和H2O 基團(tuán)，它們的極性較大，能與水泥中的鈣離子，硅離子等形成大量氫鍵與分子間作用力，能使丙烯酸鹽凝膠體能和水泥石表面牢固粘結(jié)[28]。 本課題研究的目的和意義 將自制水溶性的丙烯酸鈣溶液與礦物摻合料（主要是粉煤灰、硅灰、礦渣）按不同配比復(fù)合，摻入P.Ⅰ525硅酸鹽水泥中，通過檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量，凝結(jié)時(shí)間，抗壓和抗折強(qiáng)度，抗硫酸鹽腐蝕性，探索丙烯酸鈣與礦物摻合料的復(fù)合效果，及復(fù)合對(duì)水泥性能的影響。通過分析整理數(shù)據(jù)，得出最優(yōu)復(fù)合摻量，及影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)最后結(jié)合XRD和SEM等分析測(cè)試手段，進(jìn)行丙烯酸鈣與礦物摻合料復(fù)合改性的機(jī)理分析。2 實(shí)驗(yàn)部分 試驗(yàn)原材料及儀器 試驗(yàn)原材料本試驗(yàn)的主要原材料有：(1) 水泥熟料：濟(jì)南山水水泥廠生產(chǎn)。(2) 礦物摻和料：礦渣，粉煤灰。(3) ： 試驗(yàn)所用化學(xué)分析純名稱丙烯酸碳酸鈣三乙醇胺過硫酸鉀丙烯酸丁酯無水乙醇濃硫酸分子式C3H4O2CaCO3N(C2H4OH)3K2S2O8C7H12O2C2H5OHH2SO4分子量98生產(chǎn)廠家天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠天津市廣成化學(xué)試劑有限公司山東省化工研究院天津市大茂化學(xué)試劑廠天津市科密歐化學(xué)試劑中心天津市廣成化學(xué)試劑有限公司 實(shí)驗(yàn)儀器（1） 磁力攪拌器 型號(hào)： 功率： 規(guī)格： 廠家：（2）水浴鍋 型號(hào)： 廠家： 參數(shù)：（3） 干燥箱 型號(hào)： 廠家：（4）水泥攪拌機(jī) 型號(hào)： 廠家： 額定電壓： 額定功率： 最高工作溫度：（5）養(yǎng)護(hù)箱 標(biāo)準(zhǔn)號(hào)： 型號(hào)： 電壓： 功率： 恒溫范圍： 規(guī)格： 廠家：（6） 稠度儀 型號(hào)： 電壓： 功率： 規(guī)格： 廠家：（7）萬能材料試驗(yàn)機(jī) 型號(hào)： 廠家：（8） 電子天平（9） 掃描電子顯微鏡（SEM） 型號(hào)：S2500 規(guī)格：30KV 廠家：日本日立公司 分辨率： 放大率：20~200000倍 樣品尺寸：最大可到200mm（10）布魯克D8ADVANCE型X射線衍射儀 型號(hào)：D8ADVANCE型X射線衍射儀 廠家：德國BRUKERAXS有限公司 參數(shù)：角度（5176?！?0176。） 試驗(yàn)過程概述（1）制備丙烯酸鈣：，后用500ml的容量瓶定容。（2）磨料（水泥熟料和石膏，礦渣）：需要10kg的水泥熟料和石膏，5kg的礦渣。首先把熟料，石膏，礦渣用顎式破碎機(jī)破碎，然后再用球磨機(jī)粉磨直到達(dá)到合適的粒度。（3）配料：本實(shí)驗(yàn)采用固定丙烯酸鈣漿液的量，礦物摻合料添加比例變化的方法。將實(shí)驗(yàn)分為十組，經(jīng)查找相關(guān)文獻(xiàn)，除空白樣外十組中丙烯酸鈣漿液的量均為固體質(zhì)量的5%，每一組礦物摻合料所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)如下表：b0b1b2b3b4b5b6b7b8b
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