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采用不同压差下的渗水实验研究了水在水泥石单一裂缝中的渗流规律及裂缝的自愈合性能。结果表明:水在水泥石单一裂缝中的渗流符合平面层流的Poiseuille定律,由此可计算得到有效裂缝宽度。通过在静态水中浸泡及动态水中的渗流实验研究了水泥石裂缝的自愈合性能。单一裂隙水泥石无论是在静态水浸泡还是在动态水连续渗流过程中均能发生自愈合现象,裂隙表面生成CaCO3晶体;低压差下已经愈合的裂缝存在临界渗流压差,当水头压差超过临界压差时可重新发生渗流。[Download]

以乙二胺与丙烯酸甲酯为单体,通过交替进行Michael加成反应和酰胺化缩合反应,制得了繁衍代(同心支化官能团数)为0.5~3.5、端基分别为酯基与胺基的具有树枝状分子结构的聚酰胺。通过红外光谱与核磁共振谱证实了合成分子结构与设计一致。通过酯基在碱性条件下水解生成羧基,制得端基为羧基的0.5~3.5代树枝状分子。研究了端基分别为胺基、酯基与羧基不同繁衍代的树枝状分子对水泥净浆流动度、水泥净浆zeta电位和水泥水化过程的影响及其在水泥表面的吸附性能。结果表明:端基为羧基和酯基的树枝状分子可以吸附在水泥颗粒上,并显著降低水泥颗粒表面zeta电位;代数越高,zeta电位降低越明显,对水泥净浆分散能力越强,证实了树枝状分子作为水泥基材料减水剂的潜在可行性;端基为胺基的树枝状聚酰胺对水泥水化过程几乎无影响,而端基为酯基和羧基的树枝状聚酰胺对水泥水化表现出明显的缓凝作用,代数越大,缓凝作用越强。[Download]

采用自由基聚合法,以丙烯酸、甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯和苯乙 烯制得亲疏水性不同的高分子.通过调整亲水性和疏水性单体的共聚比例,逐渐改变共聚分子的水溶性.当疏水单体苯乙烯掺量(质量分数)占到总单体的50%及 以上时,所合成的共聚分子通过疏水相互作用自组装形成高分子纳米颗粒,由水溶性高分子溶液转变为水分散性高分子乳液.随着共聚单体苯乙烯掺量的增大,自组 装纳米粒子的粒径逐渐增大.采用净浆流动度评价了合成的高分子纳米粒子对水泥浆的减水分散作用,发现掺入纳米粒子乳液可显著提高水泥浆体的流动性,并表现 出良好的缓释性和流动性保持能力;采用等温微量热仪研究了纳米粒子乳液对水泥水化进程的影响,发现纳米粒子乳液同样表现出延缓水泥水化的效应,但缓凝性远 小于常用的聚羧酸减水剂.[Download]

用γ甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)部分或全部取 代聚羧酸减水剂合成过程中的丙烯酸(AA)单体,通过自由基聚合合成了一系列不同组成的硅烷改性聚羧酸减水剂(SPC).研究了引入硅烷官能团后,减水剂 对水泥净浆流动度的影响规律.采用总有机碳分析法(TOC)研究了硅烷改性聚羧酸减水剂的吸附行为.最后评价了其对水泥砂浆强度发展的影响.结果表明:聚 羧酸减水剂(PC)分子中羧基含量越高,其在水泥颗粒表面的吸附量越大,对水泥浆体的分散性越好;在减水剂分子结构中引入硅氧烷官能团,水解生成的硅羟基 可以作为吸附基团,提高减水剂分子在水泥颗粒表面的吸附能力,从而提高减水剂对水泥的分散能力;且硅羟基在水泥表面的吸附为化学吸附,因此其吸附能力大于 羧基官能团(—COOH);聚异丁烯醇聚氧乙烯醚和KH570的摩尔比为1∶1或1∶2的共聚物有利于砂浆7、28d抗压强度的发展.[Download]

采用自由基聚合法,以丙烯酰胺(AM)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)作为功能单体,以不同摩尔比替代聚羧酸减水剂合成过程中小分子单体丙烯酸(AA),合成-系列带有不同官能团的聚羧酸减水剂.采用傅里叶红外表征了减水剂的分子结构,通过测试掺有减水剂的水泥净浆流动度、减水剂在水泥浆体中的吸附量、水泥浆体的zeta电位及水泥水化热曲线,来研究不同主链官能团对减水剂各项性能的影响.结果表明:功能单体AM,DMAA。AMPS完全代替AA后,所合成的减水剂对水泥浆体的减水分散能力均有所减弱,甚至完全丧失;减水剂分子链所带负电荷越多,其在水泥浆体中吸附量越大;-SO3-对减水剂在水泥表面的吸附能力贡献小于-COO-,这主要是-COO-与Ca抖较强的络合作用所致;羧基是减水剂对水泥水化进程起到延缓作用的关键因素.[Download]

T测试了高吸水性树脂(SAP) 作为内养护剂对高强混凝土自收缩的减缩效应。通过自身-干燥收缩一体化计算模型,对预吸水SAP的减缩机理进行了定量分析。自收缩测试结果表明:掺入预吸 水SAP对高强混凝土早期自收缩的减缩率达90%以上。各配比混凝土的收缩实验曲线与模型计算结果吻合良好。模型计算结果表明,预吸水SAP对高强混凝土 早期自收缩的减缩机理主要有两点:一是在混凝土内部相对湿度维持在100%的阶段,掺入预吸水SAP会在混凝土中引入一种自膨胀变形,从而大幅抵消化学减 缩,有时甚至出现自膨胀现象;二是在混凝土内部相对湿度下降阶段,加入SAP可以显著延缓混凝土内部相对湿度的降低,从而减缓了临界孔径的下降趋势,大大 减小了同龄期混凝土内部毛细孔负压及收缩应力值,从源头上减小了自收缩产生的驱动力。[Download]

研究了预吸水高吸水树脂(super—absorbentpolymer,SAP)作为内养护剂掺入高强混凝土后对其早期收缩及力学性能的影响.预吸水SAP额外引入的水量分别控制为水泥质量的5%和10%.研究结果表明:(1)预吸水SAP对高强混凝土自收缩及早期干燥条件下的总收缩有明显的减缩作用,14d自收缩减缩率可达90%以上,干燥条件下总收缩可减少759/6,其机理主要在于掺入SAP后可大大提高相同龄期混凝土的内部相对湿度,减小自收缩和干燥收缩产生的驱动力;(2)预吸水SAP的加入会对高强混凝土的强度发展造成不利影响,但对其后期强度影响不大;当SAP额外引入的水量控制在水泥质量的5%时,高强混凝土28d抗压强度可达基准组的95%以上,因此不会影响SAP作为内养护剂在高强混凝土中的工程应用;(3)与简单增加拌和水量相比,加入预吸水SAP对于混凝土的减缩作用更为显著,掺量适中时对其强度的不利影响更小.[Download]

采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP–OES)测定水化 过程中水泥浆体液相中元素组成,研究三乙醇胺(triethanolamine,TEA)对水泥浆体液相中离子浓度的影响。结果表明:TEA的加入明显提 高了水化过程中水泥浆体液相中的Fe、Ca和 Al的浓度,同时提高了S、Si和OH–的浓度。另外,水化热测试表明:0.1%掺量的TEA提高了水泥第一个水化放热峰,延长了水泥水化诱导期。采用总 有机碳测试法跟踪测试TEA加入到水泥浆体后,在浆体液相中的浓度变化,结果发现:TEA的消耗主要发生在水泥水化加速期,表明TEA通过化学反应或物理 吸附进入了水泥水化产物中。将TEA加入到饱和Ca(OH)2溶液及含有Ca(OH)2沉淀的饱和Ca(OH)2溶液中,对溶液电导率的测试证实了TEA 可以和钙离子形成络合物的推测。[Download]

采用压汞实验、扫描电子显微镜观察、表层吸水率及氯离子扩散系数测定实验研究了预吸水高吸水性树脂(super-absorbent polymer,SAP)作为内养护剂掺入高强混凝土后对混凝土微观孔隙结构的影响。结果表明:在基准混凝土配合比基础上,通过预吸水SAP引入5%~10%的内养护水,硬化水泥浆的总孔隙率从22.7%增大到28.7%~30.8%,这是由于预吸水SAP失水干燥后形成的较大孔隙所致;但是硬化水泥浆的阈值孔径大小与基准水泥浆基本相等,表明由于其有效水灰比基本不变,掺入预吸水SAP并未显著影响硬化水泥浆的毛细孔隙结构。在总水灰比相同的情况下,将通过SAP引入的内养护水与增加自由拌合水这两种情况进行对比发现,由于二者在新拌水泥浆体中不同的分布状态,导致其对硬化水泥浆孔结构的影响差异很大。掺加预吸水SAP的硬化水泥浆的毛细孔阈值孔径明显小于增加自由拌合水的硬化水泥浆。混凝土的表层吸水率及氯离子扩散系数测定结果验证了压汞法对硬化水泥浆孔结构的表征结果。综上所述,总水灰比是决定硬化水泥浆总孔隙率的首要因素,有效水灰比则决定硬化水泥浆的阈值孔径大小。[Download]

现代水泥、混凝土中大量使用化 学外加剂,特别是有机化合物和高分子聚合物化学外加剂,例如:水泥助磨剂、混凝土超塑化剂、引气剂、增稠剂等,大量有机物的加入改变了水泥水化过程、水化 动力学、微观结构的发展,传统的水泥混凝土化学不再能很好地解释其微观结构与宏观性能的关系。为此,提出一个新兴的水泥混凝土化学的补充分支—有机水泥化 学,在未来的水泥混凝土研究中该给予更多的重视。以有机化学外加剂—助磨剂为例,说明其对水泥水化动力学、水化产物形态以及水泥浆体的超塑化剂需求量、流 变特性、强度发展等宏观性能的影响。水泥中加入微量的助磨剂,不仅改变了水泥颗粒分布,还改变了水化动力学,促进起始离子的溶解和铝酸钙(C3A)和铁铝 酸钙(C4AF)的早期水化,明显地提高早期强度和28 d强度。助磨剂吸附在水泥表面改变了水泥的表面性质,其中助磨剂和Ca2+、Fe2+螯合起关键作用。[Download]

通过测定磷酸及磷酸盐类化合物对水泥浆体水化热、Zeta 电位和液相中离子浓度的影响,研究它们对水泥水化动力学的影响。结果表明:磷酸和磷酸盐类化合物明显延长了水泥水化诱导期,并降低了水泥水化加速期水化速 率。与磷酸或单磷酸盐相比,聚磷酸盐类化合物更多地延长了水化诱导期时间;磷酸比磷酸盐类化合物更为显著地降低了水化最大放热速率;磷酸和磷酸盐类化合物 均可降低水泥早期的溶解速率,同时改变了水泥颗粒表面的性质;磷酸和磷酸盐类化合物对水泥水化动力学的影响,与其在水泥表面形成包覆层影响了水泥溶解速率 及成核速率有关……[Download]

以TEOS(四乙氧基硅烷)和 APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)共缩聚制备SiO2凝胶后采用N3200(1,6-环己烷二异氰酸酯低聚物)对其改性,经常压干燥制备了聚合物改性 SiO2气凝胶。采用TGA、N2吸附-脱附、SEM和单轴抗压实验等测试方法对所制备的气凝胶进行了表征。结果表明:随气凝胶中聚合物含量的增加,气凝 胶制备过程中的收缩减小,体积密度和弹性模量先降低后略有升高,抗压强度降低,开裂极限应变和破坏极限应变大幅度提高,柔韧性较改性前大有改善。聚合物改 性气凝胶内部呈现疏松多孔的网络结构,孔隙率随聚合物含量的增加先降低后提高,体积密度为434kg.m-3时的热导率为0.052W.(m.K)-1[Download]

研究了乳化沥青对新拌水泥沥青浆体流动性和显微结构的影响;分析 测试了添加不同类型及不同掺量的乳化沥青后新拌浆体的流动性(扩展度)及水化热;采用光学显微镜原位观察了分散体系显微结构的形成及演化过程.结果表明: 乳化沥青的加入可大大提高浆体的流动性和流动保持性,同时可延缓水泥水化进程;随乳化沥青掺量的增大,浆体流动性先增大后降低,流动保持性逐渐增强,诱导 期逐渐延长;阴离子乳化沥青对浆体流动性和流动保持性的改善及其对水泥水化的延缓效果较阳离子乳化沥青更为显著;浆体显微结构的形成及演化包括乳化沥青颗 粒对水泥颗粒的吸附、乳化沥青破乳同时伴随水泥水化等几个过程,最终形成水泥、水化产物和沥青膜互穿的有机-无机复合结构[Download]

试验研究了0,25,60℃这3种养护温度下不同沥青含量的水泥 沥青砂浆(CAM)在3~120 d龄期内的力学强度发展规律.结果表明:高温养护不利于低沥青含量CAM的力学强度发展,但有利于高沥青含量CAM的抗压强度发展;低温养护不利于任何类 型CAM的强度发展;养护环境温度主要影响水泥的水化反应和沥青的破乳成膜过程,且对前者的影响大于后者.对不同类型CAM中后期现场养护方法提出了一些 建议.[Download]

研究了不同沥青含量(A/C)的水泥-沥青复合胶凝材料7d龄期的动态黏弹性力学行为。选择3种温度环境(?25℃、25℃和75℃),采用动态黏弹谱仪测试了3种不同A/C的水泥-沥青胶凝材料(简称为CAB)在频率范围0.1Hz~100Hz的动态力学性能,获得了不同温度下储存模量、损耗模量及损耗角随加载频率变化的基本规律。基于频-温等效原理建立了常温下CAB的储存模量随频率变化的主曲线,并利用Burgers本构关系对其动态力学行为进行了模拟。结果表明:随A/C和温度的升高,CAB的储存模量减少,黏弹性显著增强;低A/C的CAB,或低温下高A/C的CAB,其储存模量随频率的对数线性增加;随A/C和温度的升高,逐渐出现非线性递增规律;随A/C的升高,主曲线频幅变窄,表明模量对频率的敏感性增大;Burgers黏弹性力学模型可用于表征不同A/C的CAB动态模量与频率的关系,与实验数据吻合较好。[Download]

以价格低廉的乳化沥青替代可再分散乳胶粉制备聚苯颗粒保温砂浆,研究了乳化沥青对砂浆力学性能、体积稳定性和耐水性的影响。结果表明随乳化沥青添加量的增 大,保温砂浆的抗压强度和吸水率逐渐降低,压剪粘结强度逐渐增大,线性收缩率略有降低,而软化系数变化不大,但较未添加乳化沥青时高。[Download]

以TEOS(四乙氧基硅烷)和 APTES(3-氨丙基三乙氧基硅烷)共缩聚制备SiO2凝胶后采用N3200(1,6-环己烷二异氰酸酯低聚物)对其改性,经常压干燥制备了聚合物改性 SiO2气凝胶。采用TGA、N2吸附-脱附、SEM和单轴抗压实验等测试方法对所制备的气凝胶进行了表征。结果表明:随气凝胶中聚合物含量的增加,气凝 胶制备过程中的收缩减小,体积密度和弹性模量先降低后略有升高,抗压强度降低,开裂极限应变和破坏极限应变大幅度提高,柔韧性较改性前大有改善。聚合物改 性气凝胶内部呈现疏松多孔的网络结构,孔隙率随聚合物含量的增加先降低后提高,体积密度为434kg.m-3时的热导率为0.052W.(m.K)-1。 [Download]

研究了温度对不同沥青含量的新拌水泥沥青浆的流动性和水化速率的 影响,以揭示该类复合胶凝材料流动性和水化速率的温度敏感性规律.在0,20℃和40℃下测量浆体的扩展度,获得了流动性随温度变化的基本规律.通过测定 新拌浆体凝结硬化过程中半绝热温升来研究温度对水泥水化过程的影响.结果表明:随温度的降低,水泥水化速率下降,浆体初始流动性和流动保持性增强;随沥青 掺量的增大,初始流动性和水化速率的温度敏感性降低,流动保持性的温度敏感性增大;含阳离子乳化沥青的浆体初始流动性、流动保持性以及水泥水化延缓程度受 温度的影响均大于含阴离子乳化沥青的浆体.水泥水化、乳化沥青在水泥颗粒表面的吸附以及沥青的破乳是决定新拌水泥沥青浆流动性……[Download]

研究了不同温度条件下不同沥青含量的水泥沥青砂浆的抗压性能,以 揭示该类有机-无机复合材料力学性能的温度敏感性规律.在-40~80℃范围内选择不同环境温度,采用电液伺服控制材料万能试验机测试了水泥沥青砂浆静态 单轴抗压荷载下的应力-应变全曲线,获得了峰值应力和弹性模量随温度变化的基本规律.结果表明:随温度的降低,应力.应变曲线的上升段斜率增大,峰后下降 段逐渐变陡,力学特性逐渐出现韧-脆转换.一般而言,水泥沥青砂浆的弹性模量和峰值应力随温度的升高和沥青含量的增大而降低,其温度敏感性随沥青含量的增 大而增大.沥青含量较大的水泥沥青砂浆,其弹性模量和峰值应力随沥青含量变化幅度不大.建立的经验关系式成功描述了不同沥青含量的水泥沥青砂浆力学性能随 温度变化的定量关系,且拟合结果表明以温感因子表征其力学性能对温度的敏感性具有一定的合理性.温感因子随着沥青含量的增大而增大,峰值应力的温感因子大 于弹性模量的.[Download]

研究了不同结构的聚羧酸系高效 减水剂对水泥净浆性能的影响。以马来酸酐和烯丙基聚氧乙烯醚为主要单体,采用自由基聚合方法合成了3种不同分子结构的减水剂。用Fourier变换红外光 谱表征减水剂分子的结构。此外,用水泥净浆扩展度、量热测试和吸附率测试分析减水剂对水泥净浆性能的影响。结果表明:具有较低侧链密度、中等电荷密度和最 高相对分子质量的减水剂分子表现出最佳分散性能和在水泥颗粒上的最高吸附率,因此具有最强的缓凝作用。[Download]

选择7种变形控制加载速率 (0.3~30.0 mm/min),采用电液伺服控制材料万能试验机测试了两种典型水泥沥青砂浆静态单轴抗压荷载下的应力-应变全曲线,分别获得了其峰值应力和弹性模量随加 载速率变化的基本规律.基于建立的数学关系式对试验数据进行拟合,定量描述了加载速率对水泥沥青砂浆力学性能的影响.结果表明:沥青与水泥质量比 (mA/mC)较低的水泥沥青砂浆其峰值应力和弹性模量相对较高,呈脆性材料特征;mA/mC较高的水泥沥青砂浆其峰值应力和弹性模量相对较低,呈韧性材 料特征.随加载速率的增大,两种典型水泥沥青砂浆的峰值应力和弹性模量均呈增大趋势.然而,高mA/mC水泥沥青砂浆的速率影响因子是低mA/mC水泥沥 青砂浆的6~10倍.随加载速率的增大,较高mA/mC的水泥沥青砂浆产生了韧-脆转化现象.[Download]

研究了3种典型水泥沥青胶凝材料的动态力学行为和不同A/C的水泥沥青砂浆的静动态力学行为。采用动态黏弹谱仪测试水泥沥青胶凝材料的动态模量和滞后角随加载频率的变化关系。采用电液伺服控制材料万能试验机研究了水泥沥青砂浆静态抗压、动态周期性压力荷载下的力学行为。结果表明:对同一水泥沥青胶凝材料,动态模量随频率的增大而增大;对不同水泥沥青胶凝材料,随着A/C的增大,动态模量减少而滞后角增大,表明其黏弹性越发显著;水泥沥青砂浆的抗压强度、弹性模量以及破坏能随A/C的增大而减少,且变化规律基本相似;水泥沥青砂浆的动态模量随A/C以及加载频率的变化规律与其胶凝材料的规律基本一致。基于标准固体模型,通过对水泥沥青砂浆的动态模量拟合得到其力学模型中各基本元件的力学参数,从而实现了对水泥沥青砂浆力学行为的完全本构表征。[Download]

采用大单体与小单体共聚技术,以甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(mPEG1000MA或mPEG2000MA)与丙烯酸等为原料,合成了一系列不同组成和结构的聚羧酸减水剂。测定其特性黏度以表征相对分子质量大小。采用示差扫描量热法(DSC)表征其结晶性能,间接描述减水剂分子的梳状结构特征。测定了减水剂对水泥净浆流动度(分散作用)及流动度的经时保持性(保塑作用)等应用性能。结果表明:聚羧酸减水剂的分子结构对其应用性能有很大影响。主链长度、侧链长度、侧链疏密等因素都在一定程度上影响其对水泥的分散作用及保塑性能[Download]

将自行研制的高吸水性树脂加入砂浆配方,研究了高吸水树脂对不同 水灰比下新拌砂浆的流动度、砂浆存下燥养护过程中的体积收缩以及力学性能的影响.研究发现:高吸水性树脂的加入一定稃度上降低了砂浆的流动度:砂浆在干燥 养护时,在水灰比(质量比)为0.5~0.7范围内,砂浆的总体积收缩与水灰比关系不大,高效减水剂多聚羧酸酯的加入能增大砂浆的体积收缩;在水灰比为 0.5~0.6的砂浆下燥养护时,将高吸水性树脂加入到砂浆中町以明显减小其体积收缩;而对水灰比为0.7的高水灰比砂浆的体积收缩改善作用不明显;对于 水灰比为0.7的高水灰比砂浆,高吸水性树脂的加入导致其二次浸水时的吸水率增大.此外高吸水性树脂的加入能提高十燥情况下养护后砂浆的力学性能,尤其在 较低水灰比的砂浆中作用更为明显.[Download]

用2种具有不同性质的苯丙乳液来研究聚合物对砂浆各种性能的影 响,测量了不同聚合物掺量下,聚合物改性砂浆的流动性及力学性能.通过测量砂浆凝结硬化过程中绝热温升来研究聚合物对砂浆中水泥水化过程的影响.用扫描电 子显微镜观察了聚合物改性砂浆的微观结构.结果表明:由于聚合物成膜及其与水泥水化产物的相互作用.砂浆的力学性能得到显著改善.聚合物的性质不同,对砂 浆性能的影响作用不同.环境扫描电子显微镜对新拌水泥浆的原位观察证实了乳液聚合物粒子在水泥颗粒上的迅速吸附,为解释聚合物对新拌砂浆流动性能的改善以 及对水泥水化的延滞作用提供了直接证……[Download]