改性水泥基修复材料界面粘接力及性能分析研究.pdf
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1、材料科技应用 年 月第 卷第 期 :,收稿日期:;修回日期:作者简介:颜范富(),男,高级工程师,研究方向:公路市政工程设计、施工;:。引文格式:颜范富 改性水泥基修复材料界面粘接力及性能分析研究 粘接,():改性水泥基修复材料界面粘接力及性能分析研究颜范富(抚顺市公路勘测设计院有限责任公司,辽宁 抚顺 )摘要:为减轻建筑维修加固成本、增强水泥基材料的修复性能,试验在硫铝酸盐水泥基材料中分别加入不同掺量的萘系高效减水剂()和聚羧酸高效减水剂(),并对材料修复性能进行研究。结果表明:和 均对硫铝酸盐水泥基材料的凝结时间有延缓作用,但 的延缓效果低于 ;当掺入 时,材料流动度的经时损失较大,材料早
2、期抗压强度降低;当掺入 时,材料在 的早期抗压强度降幅为 。当掺入 时,材料早期抗压强度增加,当掺入 时,材料在、的早期抗压强度增幅分别为 、。掺入 或 会促进材料中钙矾石生成,而掺量的变化对钙矾石生成量的影响较小。关键词:硫铝酸盐水泥;高效减水剂;修复材料;凝结时间;抗压强度中图分类号:文献标志码:文章编号:()(,):,()(),;,;,;,:;受到荷载作用、外界环境变化等因素的影响,水泥混凝土建筑材料的结构易损坏。因此,建筑维修加固的成本增加。而采用修复材料对受损建筑进行修复,可以大大降低建筑维修加固成本,提高建筑利用率 。因此,关于水泥基修复材料性能的研究成为建筑等领域发展的一个重点。
3、对此,许多学者进行了研究。以不同的膨胀剂掺量和不同碳纤维掺量,制备了一种水泥基修复材料,并研究其性能。试验结果表明,在增强修复材料的界面粘接性能方面,膨胀剂可以提高至少 ,而碳纤维可以提高 材料科技应用以上 。通过双掺硅灰、偏高岭土等矿物,研究水泥基材料的自修复性能。试验结果表明,当掺入生石灰和偏高岭土时,材料的自修复性能效果最佳 。除此之外,利用乳化沥青和水性环氧树脂,制备了一种高早强水泥修复材料,并对其性能进行研究。试验结果表明,掺入适量的水性环氧树脂,可以增强材料的后期强度,延缓凝结时间,增加材料的致密性 。基于此,为增强水泥基修复材料的早期强度、控制其工作性能,试验以不同掺量的萘系高效
4、减水剂()和聚羧酸高效减水剂(),制备硫铝酸盐水泥基材料,并研究材料的性能。试验部分 材料与设备主要材料:硫铝酸盐水泥(工业级),灵寿县远通矿产;萘系高效减水剂(),济南道融化工;聚羧酸高效减水剂(),佛山市癉晖新材料;标准砂(工业级),沧州科宇路业。主要设备:型电子天平(上海凯鸿诚称重设备);型搅拌机(河北三寿试验仪器);型维卡仪(扬州昌哲试验机械);型电子多功能试验机(北京吉泰科仪检测设备);型热重分析仪器(北京航天伟创设备)。试验方法 配合比设计本试验主要对 和 这 种高效减水剂进行研究,分析 以及 对硫铝酸盐水泥基材料的性能作用效果。本实验的具体配合比设计如表 所示。表 配合比设计方案
5、 编号硫铝酸盐水泥标准砂水 试件的制备()根据表 中的配合比设计,用电子天平分别称取一定量的硫铝酸盐水泥、标准砂和水。先在搅拌机中加入少量的水、硫铝酸盐水泥和标准砂,设置搅拌时间为 ,进行预搅拌处理;()在搅拌机中加入剩下的硫铝酸盐水泥、标准砂,以及适量的水,并设置搅拌时间为 ,使原料充分混合均匀。之后,再向搅拌机中加入剩下的水,并加入不同掺量的 或 高效减水剂,然后搅拌 ,获得硫铝酸盐水泥基材料砂浆;()将硫铝酸盐水泥基材料砂浆倒入试验测试所需的模具中,然后在振动台上处理 ,振实并将搅拌等过程中砂浆内部的气泡排出;()用抹灰刀将硫铝酸盐水泥基材料试件表面多余的浆料抹去。然后用 塑料膜密封。将
6、试件放置在标准养护室内进行养护,在养护 后,脱模。之后继续养护一定时间,贮存备用。性能测试 凝结时间通过维卡仪对本试验制备的水泥基材料砂浆进行测试,分析材料的初凝时间以及终凝时间。流动度在制备好水泥基材料砂浆后,迅速将砂浆倒入一个高 ,上、下口直径分别是 、的截锥圆模中,然后将截锥圆模垂直放置在玻璃板上,待砂浆在玻璃板上流动一定时间后,记录流淌部分相互垂直两个方向的最大直径,并取平均值,得到水泥基材料砂浆的流动度 。抗压强度通过压力机对试验试件进行测试,分析其抗压强度,其中,试件尺寸为()。热重分析通过热重分析仪对材料进行测试,根据热重曲线分析水泥基材料中钙矾石的生成量情况,具体计算公式 :(
7、)式中:为钙矾石生成量,;为在 内钙矾石的质量损失率。结果与分析 凝结时间由图 ()可知,当在硫铝酸盐水泥基材料中掺入的 增多时,材料的初凝、终凝时间基本上呈现先增加后逐渐趋于平缓的情况。对于未添加 的基准试件,其初凝、终凝时间分别为 、;当在材料中掺入 时,硫铝酸盐水泥基材料的凝结时间明显增加,初凝、终凝分别为 、,分别延缓了 、;当 的添加量为 时,初凝、终凝时间分别增加到 、,与空白基准试件相比,分别延缓了 、;当 的添加量超过 时,硫铝酸盐水泥基材料的初凝、终凝时间均基本无变化。这些现象表明,在硫铝酸盐水泥基材料添加适量的 ,可以使凝结时间延长。材料科技应用从图 ()可知,在硫铝酸盐水
8、泥基材料中掺入 ,也可以延缓其凝结时间。当掺入的 达到 时,材料的初凝、终凝时间也达到最大值,分别是 、,与空白基准试件相比,分别延缓了 、。这表明,在硫铝酸盐水泥基材料中掺入 和 ,均可延缓凝结时间,并且 对凝结时间的延缓效果低于 。()减水剂()减水剂图 水泥基材料凝结时间 综合分析可知,随着 和 的掺入,硫铝酸盐水泥基材料中水泥颗粒的分散性增加。在材料基体中,无水硫铝酸钙不断发生水化反应,生成大量钙矾石,同时,这些钙矾石将还未发生水化反应的水泥颗粒包覆,从而抑制了水化反应的进行,导致凝结时间延长 。然而,当在硫铝酸盐水泥基材料中掺入的 和 过多时,凝结时间基本上不再继续增加。这表明,和
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