高吸水性树脂(sap)对高强混凝土自收缩性能的影响及作用机理

高吸水性树脂(sap)对高强混凝土自收缩性能的影响及作用机理

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1、高吸水性树脂(SAP)对高强混凝土自收缩性能的影响及作用机理重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名:钟佩华指导教师:刘加平教授专业:材料科学与工程学科门类:工学重庆大学材料科学与工程学院二O一五年四月StudyontheAutogenousShrinkageandMechanismofHighStrengthConcretewithSuperAbsorbentPolymerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaste

2、r’sDegreeofEngineeringByZhongPeihuaSupervisedbyProf.LiuJiapingSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringSchoolofMaterialsScienceandEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要高强混凝土具有水泥用量大、水胶比低等特点,在获得高强度的同时,也带来了水化放热量高、自收缩大,易早期开裂等一系列问题,严重影响高强混凝土的使用性能和耐久性,制约了

3、高强混凝土在实际工程的应用。高吸水性树脂(SuperAbsorbentPolymers,SAP)是一种含有羧基和羟基等强吸水性基团,并且具有三维交联网状结构,可通过与水形成氢键发生水合作用和溶胀作用将自由水固定在聚合物网络内部的高分子材料。将其应用于高强混凝土中,能达到良好的养护效果,从而有效的抑制混凝土自收缩,提高混凝土抗裂性能,是一种具有广阔应用前景的内养护材料。然而,如何正确地利用其吸水及释水特性,有效控制高强混凝土的自收缩,是其得以广泛应用的基础研究问题,因此研究SAP对高强混凝土性能的影响具有重要意义。本文综合考虑SAP的种类、吸

4、水率、掺量以及附加水胶比等因素,对高强混凝土自收缩、力学性能以及耐久性等开展了试验研究,并在此基础上采用相对湿度监测、压汞分析(MIP)、X-射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、微量热分析等表征手段,探讨了SAP对混凝土性能的影响机理。取得的主要结论如下:①SAP的合成工艺和原料配比影响其吸水能力,溶液法制备的D型SAP在模拟孔溶液中吸水率大于反相悬浮聚合法制备的其它SAP,且反相悬浮聚合法制备的SAP树脂吸水率与采用的丙烯酸比例有关。四类SAP在去离子水中的吸水率分别为16.6g/g、10.6g/g、40.1g/g和18.0g

5、/g;在自来水中的吸水率分别为15.2g/g、10.9g/g、35.2g/g和21.5g/g;在配制的模拟孔溶液中吸水率分别为20.1g/g、23.8g/g、26.8g/g和32.6g/g;观察A型树脂在密封养护条件下的释水规律发现,3d以前的释水速率较快,之后速度逐渐减慢。②SAP可以抑制混凝土自收缩,且SAP吸水率越大,抑制效果越好,可降低自收缩65.3%,为避免过高的吸水率对会使新拌混凝土的流动性造成的不利影响,在使用吸水率较大的SAP时应适当减少其掺量,综合混凝土工作性、力学性能、耐久性和对自收缩的抑制效果几方面因素发现A型SAP性

6、能最优异。③相同水胶比下,SAP掺量越大,混凝土自收缩越小,在所有SAP中A型的抑制效果最好,当掺量从0.3%增大到0.4%时,混凝土的自收缩降低15.7%,其余三类SAP引起的混凝土自收缩降低幅度的变化不超过9.0%。当SAP掺量一定时,增大附加水胶比,混凝土自收缩呈先减小后增大的趋势,最后反而超过未掺SAP的基准组,因此控制合适的附加水胶比是使用SAP降低混凝土自收缩的关键I重庆大学硕士学位论文技术之一。④低水胶比条件下,SAP吸水总量较小,导致混凝土抗压强度随SAP种类及吸水率的变化波动较小,然而在同一试验水胶比下,增大SAP掺量,使

7、混凝土有效水胶比有所减小,导致混凝土强度有所提高;在同一SAP掺量下,混凝土强度随附加水胶比的增大呈先增大后降低的趋势。⑤SAP的掺入在一定程度上能提高混凝土抗氯离子渗透性能、抗冻性能以及抗碳化性能等耐久性;微观测试表明,掺SAP的水泥水化产物孔结构中的大孔(>10m)数量增多,但是出现较多封闭的球形孔,随着龄期的延长,SAP释放的水分能提高SAP周围水化产物的密实度,表明发生了进一步的水化反应。此外,SAP释放水分能促进水泥水化,提高混凝土密实度。关键词:高强混凝土,高吸水树脂,自收缩,耐久性II英文摘要ABSTRACTHigh-str

8、engthconcrete,characterizedwithlargeamountofcementandlowwater-binderratio,hasahighhydrati

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