特种修补砂浆的制备与性能研究

发布时间：2017-07-04 20:21

  本文关键词：特种修补砂浆的制备与性能研究

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【摘要】：无论是年代比较久远的古代建筑,还是当今世界应用最广泛的水泥混凝土建筑,都会因为环境的、人为的或材料本身的原因等而面临破坏的问题。古建筑代表一个时期的政治、经济、艺术、建筑、科技等文明,承载着大量珍贵的历史文化信息,但因为长时间的环境或人为的影响会显得比较脆弱,特别需要得到精心的保护和修复。但现代的水泥胶凝材料和单纯的气硬性石灰并不能满足修补要求,水泥会有与岩土类材料相容性不好的问题,气硬性石灰又存在强度低、凝结硬化慢、不耐水等自身的弱点。而水泥混凝土因为受到各种环境条件,如大气、水等物理和化学因素或是生物侵蚀作用,在服役期间也会受到不同程度的破坏,这些破坏可能会带来影响美观、造成经济损失等问题,给人们的日常生活和生产造成不便,甚至也会带来安全隐患。如混凝土路面和车间地面的薄层病害,如果用普通的水泥基材料进行修补,会因为养护周期较长而造成交通的不便和停工停产。因此,研究开发适用于特定修补条件的建筑修补材料是一个亟待解决的问题。本文针对岩土类古建筑和现代的水泥混凝土建筑,以偏高岭土为基本材料,分别采用熟石灰和水玻璃作激发剂,制备了两种适用于表面修补的特种修补砂浆,一种是石灰-偏高岭土修补砂浆,另一种是地聚合物快速修补砂浆,并对两种砂浆的基本性能进行了较为系统的研究。研究的主要内容和结论如下:以石灰和偏高岭土(比例为3:2)为主要胶凝材料,制备了一种适用于岩土类建筑的修补砂浆。用桐油(掺量分别为1%、3%、5%)和硬脂酸钙(掺量分别为0.5%、1.5%、2.5%)两种防水剂来改善砂浆的耐水性,研究桐油和硬脂酸钙对砂浆强度、反应过程、吸水率和软化系数、干燥收缩的影响,并通过XRD和SEM对砂浆进行物相分析和微观形貌观测。结果表明:桐油和硬脂酸钙能够显著提高石灰-偏高岭土砂浆的耐水性,可使吸水率下降至2.5%以下,软化系数达到0.85以上,但桐油和硬脂酸钙都会降低砂浆的强度。本试验中砂浆28 d的抗压强度都在5 MPa以上,达到天然水硬性石灰NHL5的强度等级,满足修补砂浆的强度要求。桐油和硬脂酸钙会影响对石灰-偏高岭土砂浆的微观形态和结构有不同的影响。最后,综合考虑砂浆强度、耐水性等因素,得出本试验中桐油和硬脂酸钙的最佳掺量分别为5%和1.5%。以碱激发偏高岭土为主要胶凝材料制备了不同系列的地聚合物修补砂浆。研究分析了不同因素(水玻璃模数和碱当量、水胶比、矿渣掺量、粉煤灰掺量等)对地聚合物净浆凝结时间的影响;设计制备了高(60~70MPa)、中(40~50MPa)、低(15~25MPa)三种强度的地聚合物修补砂浆以适应不同的修补环境,并分别研究了养护制度、矿渣掺量和粉煤灰掺量对地聚合物砂浆强度的影响;研究了矿渣和粉煤灰掺量对地聚合物砂浆粘结强度、收缩的影响;通过XRD对地聚合物产物进行物相分析。结果表明:地聚合物砂浆可以达到不同设计强度的要求,以满足不同的修补条件,凝结时间也可达到快速修补的要求;矿渣会缩短地聚合物的凝结时间,粉煤灰对地聚合物凝结时间的影响不明显;矿渣对地聚合物砂浆的强度影响不大,但粉煤灰会使地聚合物砂浆的强度降低;较高的环境温度有利于地聚合物砂浆早期强度的发展,但对后期强度的影响不大,高强度地聚合物砂浆6h抗折和抗压强度分别可达3.2MPa和13.2MPa,可以满足快速修补的要求;地聚合物砂浆表现出良好的粘结性能,中强度地聚合物砂浆的粘结强度在1d都能达到2.5MPa以上,28d都能达到6 MPa以上。以地聚合物修补砂浆作为混凝土路面、车间地面等场所的表面快速修补材料具有强大的应用潜力。
【关键词】：特种修补砂浆 石灰 偏高岭土 地聚合物 制备 性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ177.6
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 岩土质古建筑修补材料的概述和研究现状10-13
• 1.2.1 岩土质建筑文物保护的历史沿革10-11
• 1.2.2 岩土质建筑材料的发展史11-13
• 1.2.3 岩土质古建筑修补材料的国内外研究现状13
• 1.3 水泥混凝土修补材料的研究现状13-17
• 1.3.1 水泥混凝土修补材料的分类13-14
• 1.3.2 水泥混凝土修补材料的国内外研究现状14-15
• 1.3.3 地聚合物概述及研究现状15-17
• 1.4 课题的提出及研究内容17-19
• 1.4.1 课题的提出17
• 1.4.2 课题的研究内容17-19
• 2 原材料及试验方法19-24
• 2.1 原材料19-21
• 2.1.1 偏高岭土19
• 2.1.2 熟石灰19
• 2.1.3 防水剂19
• 2.1.4 水泥19
• 2.1.5 水玻璃19-20
• 2.1.6 砂20
• 2.1.7 氢氧化钠20
• 2.1.8 粉煤灰20-21
• 2.1.9 矿渣21
• 2.1.10 水21
• 2.2 试验方法21-24
• 2.2.1 石灰-偏高岭土修补砂浆的实验方法21-22
• 2.2.2 地聚合物修补砂浆的实验方法22-24
• 3 石灰-偏高岭土修补砂浆的制备与性能研究24-36
• 3.1 水泥掺量对凝结时间的影响24-25
• 3.2 砂浆的强度25-28
• 3.2.1 不同水胶比的砂浆强度25-26
• 3.2.2 防水剂对砂浆强度的影响26-28
• 3.3 砂浆的稠度28
• 3.4 砂浆的重量变化28-29
• 3.5 砂浆的吸水率和软化系数29-30
• 3.5.1 砂浆的吸水率29-30
• 3.5.2 砂浆的软化系数30
• 3.6 砂浆的干燥收缩30-31
• 3.7 微观分析31-34
• 3.7.1 XRD分析31-33
• 3.7.2 SEM分析33-34
• 3.8 本章小结34-36
• 4 地聚合物快速修补砂浆的制备与性能研究36-51
• 4.1 地聚合物的凝结时间36-38
• 4.1.1 水玻璃模数和碱当量对凝结时间的影响36-37
• 4.1.2 水胶比对凝结时间的影响37
• 4.1.3 矿渣掺量对凝结时间的影响37-38
• 4.1.4 粉煤灰掺量对凝结时间的影响38
• 4.2 地聚合物修补砂浆的抗折和抗压强度38-42
• 4.2.1 矿渣掺量对地聚合物修补砂浆抗折、抗压强度的影响（中强度）39-40
• 4.2.2 粉煤灰掺量对地聚合物修补砂浆抗折、抗压强度的影响（低强度）40
• 4.2.3 养护制度对地聚合物修补砂浆抗折、抗压强度的影响（高强度）40-42
• 4.3 地聚合物修补砂浆的粘结强度42-46
• 4.3.1 矿渣掺量对地聚合物修补砂浆粘结强度的影响42-44
• 4.3.2 粉煤灰掺量对地聚合物修补砂浆粘结强度的影响44-45
• 4.3.3 地聚合物修补砂浆粘结强度小结45-46
• 4.4 地聚合物修补砂浆的干燥收缩46-48
• 4.4.1 矿渣掺量对地聚合物修补砂浆干燥收缩的影响46-47
• 4.4.2 粉煤灰掺量对地聚合物修补砂浆干燥收缩的影响47-48
• 4.5 XRD分析48-49
• 4.6 本章小结49-51
• 5 结论与展望51-53
• 5.1 结论51-52
• 5.2 展望52-53
• 致谢53-54
• 参考文献54-57

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本文编号：519216