混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆（PCMR）的性能研究

论文摘要

混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆（Polymer modified cement mortars for Concrete Structure Repair,简称PCMR）是一类聚合物改性水泥砂浆材料,其通过在水泥砂浆中掺入适当的聚合物,达到改善其力学及耐久性能,并增强与老混凝土之间的粘结强度,以满足在混凝土结构修复中的要求。本文针对国家相关标准对PCMR的性能要求,在分析PCMR的原材料组成的基础上,通过试验选择了用于PCMR的原材料,研究了矿物掺合料、消泡剂和聚合物对SBR改性PCMR的性能影响,并同时研究了其它聚合物乳液对PCMR性能的影响,优化了PCMR的组成,使其满足《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》规范中最高性能等级（PCMR-Ⅲ级）的技术要求。论文的主要研究成果如下:（1）PCMR原材料初选的试验和分析表明:聚合物乳液（P1、P5、P7、P8和P11）、聚羧酸高效减水剂（Sup3）和消泡剂（A1和A2）之间的适应性好,并选择了与五种乳液适应性好的组合配比,其具有流动性高和含气量低的特点。（2）SBR改性PCMR试验和分析表明:硅灰、粉煤灰和矿渣对SBR改性PCMR的新拌性能和力学性能影响不显著,而消泡剂和聚合物掺量对其性能有显著影响。确定了其矿物掺合料组成配比为（C:SF:SG:FA:UEA）=（66:4:10:10:10）,消泡剂A2的掺量为0.2%和聚胶比为10%时,其改性的PCMR有良好的综合性能。（3）其它聚合物乳液改性PCMR的性能试验和分析表明:就新拌性能而言:P5减水效果最佳,而P11最差;P5对砂浆抹面性的改善作用普遍优于其它乳液砂浆。就力学性能而言:P5可以提高砂浆的早期抗压和抗折强度,P5对砂浆粘结性能的改善作用普遍优于其它乳液,然而P11对砂浆抗折强度有较大削弱,其韧性的改善作用均远低于其它乳液砂浆。本着综合性能好,成本低的原则,最终选择了P5,聚合物掺量为6%时,改性砂浆力学性能接近PCMR-Ⅲ级的技术要求。（4）通过砂子种类、砂胶比和养护制度对PCMR性能的优化,并测试其优化后PCMR配比砂浆耐久性能,发现其具有低干缩率,高抗冻性和抗氯离子渗透性,均能达到PCMR-Ⅲ级力学和耐久性能技术要求。综合考虑,经试验优化配比后的P1和P5乳液改性PCMR,具有良好的施工性能,也有优异的力学和耐久性能,且能满足PCMR-Ⅲ级技术要求,可应用到混凝土结构修复工程中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 混凝土结构的修复问题
• 1.1.2 混凝土结构修复材料
• 1.2 国内外聚合物改性砂浆和混凝土的应用与发展
• 1.2.1 国外的应用与发展
• 1.2.2 国内的应用与发展
• 1.3 混凝土结构修复用聚合物改性水泥砂浆 PCMR 材料的研究概况
• 1.3.1 聚合物改性机理的研究
• 1.3.2 聚合物改性水泥基材料的研究
• 1.3.3 聚合物与填料和外加剂复合改性水泥基材料研究
• 1.3.4 其它方面研究
• 1.4 本文研究的目的与研究内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 砂
• 2.1.3 水
• 2.1.4 矿物掺合料
• 2.1.5 聚合物乳液
• 2.1.6 高效减水剂
• 2.1.7 消泡剂
• 2.2 试验配合比及试件成型、养护方法
• 2.2.1 试验配合比
• 2.2.2 试件成型和养护方法
• 2.3 新拌砂浆性能试验方法
• 2.3.1 流动性试验
• 2.3.2 密度的测定及含气量的计算
• 2.3.3 抹面性试验
• 2.4 硬化砂浆力学性能试验
• 2.4.1 抗折及抗压强度试验
• 2.4.2 粘结抗拉强度试验
• 2.4.3 抗氯离子渗透试验
• 2.4.4 抗冻性试验
• 2.4.5 收缩率试验
• 第3章 PCMR 组成材料及其选择
• 3.1 PCMR 性能要求
• 3.2 PCMR 组成分析
• 3.2.1 PCMR 中的胶凝材料
• 3.2.2 PCMR 中的改性用聚合物乳液
• 3.2.3 PCMR 中的减水剂
• 3.2.4 PCMR 中的消泡剂
• 3.2.5 PCMR 中的其它外加剂
• 3.3 PCMR 中组成材料的初选
• 3.3.1 PCMR 中组成材料的初选试验方案
• 3.3.2 PCMR 中减水剂的初选
• 3.3.3 PCMR 中聚合物乳液的初选
• 3.3.4 PCMR 中消泡剂的初选
• 3.3.5 聚合物乳液、消泡剂和减水剂的交互影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 SBR 改性PCMR 的性能研究
• 4.1 矿物掺合料对PCMR 性能的影响
• 4.1.1 试验设计
• 4.1.2 对新拌性能的影响
• 4.1.3 对力学性能的影响
• 4.1.4 配比组成
• 4.2 消泡剂对PCMR 性能的影响
• 4.2.1 对新拌性能的影响
• 4.2.2 对力学性能的影响
• 4.3 聚合物对PCMR 性能的影响
• 4.3.1 对新拌性能的影响
• 4.3.2 对力学性能的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 其它聚合物乳液改性PCMR 的性能研究
• 5.1 新拌性能
• 5.1.1 对水泥砂浆水胶比及减水率的影响
• 5.1.2 对水泥砂浆流动度损失率的影响
• 5.1.3 对水泥砂浆抹面性的影响
• 5.1.4 对水泥砂浆含气量的影响
• 5.2 力学性能
• 5.2.1 对不同龄期水泥砂浆抗折强度的影响
• 5.2.2 对不同龄期水泥砂浆抗压强度的影响
• 5.2.3 对不同龄期水泥砂浆压折比的影响
• 5.2.4 对水泥砂浆粘结强度的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 PCMR 配方优化及其它性能
• 6.1 PCMR 配方优化
• 6.1.1 砂胶比的影响
• 6.1.2 砂种类的影响
• 6.1.3 养护制度的影响
• 6.2 优化配比PCMR 耐久性能
• 6.2.1 PCMR 的干缩性能
• 6.2.2 PCMR 的抗氯离子渗透性能
• 6.2.3 PCMR 的抗冻性能
• 6.3 PCMR 砂浆的应用及展望
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢