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水泥基渗透结晶型防水剂及其裂缝自修复性能的研究

作　者: 陈光耀
导　师: 樊粤明
学　校: 华南理工大学
专　业: 材料学
关键词: 络合结晶自修复防水剂抗渗
分类号: TU57
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

水泥基渗透结晶型防水剂(简称CCCW)作为一种独特的刚性防水材料,因防水效果持久、自愈合性能好等特点,具有广阔的市场前景。然而,对于其渗透结晶和裂缝自愈合等作用机理,目前说法不一,缺乏有说服力的理论解释。该产品性能良莠不齐,严重阻碍了在国内的推广使用。因此,通过对机理的深入研究并开发出具有自主知识产权的CCCW,对于提高我国防水工程的质量有着重大的现实意义。本文在对裂缝自修复作用机理的研究基础上,提出了循环络合结晶—裂缝自修复反应机理,认为研制该类防水剂的关键技术是络合剂的研发及制备,试图为水泥基渗透结晶型防水材料的制备和应用奠定理论基础和技术支撑。研究工作主要围绕以下几个方面展开:1)制备出络合剂并对其作用机理进行研究;2)以混凝土的综合性能为目标,采用复合技术配制出一种水泥基渗透结晶型防水剂,并对其配方进行优化;3)通过设计实验对自制防水剂的自修复性能进行考察;4)探讨防水剂对混凝土其它性能的影响,并由相关检测部门对自制防水剂的基本性能进行测试与评价。循环络合结晶—裂缝自修复反应机理的核心是掺入到水泥基材料中的络合剂可循环发生络合结晶反应,不断生成的不溶性物质对裂缝产生自修复作用。络合剂JS的作用机理及其对胶砂的防水性能研究表明:相同摩尔浓度下,络合剂JS较硅酸根先与钙离子发生络合反应,快速生成钙络合物沉淀析出,随反应时间延长,该钙络合物与硅酸根反应转化为水化硅酸钙,并把JS置换出来,JS在总的反应过程中并不损耗;遇水后钙络合物的快速结晶和它与硅酸根的反复置换,不断生成水化硅酸钙填充水泥胶砂的孔隙和裂缝,从而显著提高水泥基材料的抗渗能力,并赋予基体裂缝自修复功能。本文以复合技术路线来配制水泥基渗透结晶型防水剂。通过正交设计和单因素优化实验,以络合剂JS、活性硅助剂、无机防水助剂、有机硅防水助剂、减水剂和硅灰作为原材料,在实验室研制出具有良好防水能力和自修复性能的结晶型防水剂。根据国标GB 18445-2001《水泥基渗透结晶型防水材料》规定的实验方法和技术要求,对自制防水剂的性能进行研究测试。结果表明:防水剂的各项性能指标均符合标准求,其中渗透压力比(28 d)达到275%;二次抗渗压力(56 d)为1.3MPa,高于一次抗渗压力。通过带裂缝水泥基材料的渗漏实验及XRD衍射、SEM显微等分析结果表明:暴露于水环境中的水泥基材料,因氢氧化钙的溶出和沉积、及碳酸钙的形成而发生裂缝自愈合作用,但自愈合能力较弱;掺有自制防水剂的水泥净浆和砂浆试件其裂缝自修复能力较空白样显著,且具有较好的二次自修复作用;防水剂既可发生化学反应,生成结晶沉淀物来填充孔隙,还可以促进基体裂缝表面水化硅酸钙的形成,从而实现水泥基材料的裂缝自修复作用。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-12
第一章绪论  12-23
  1.1 引言  12
  1.2 混凝土防水剂的研究现状及存在问题  12-14
  1.3 水泥基渗透结晶型防水剂  14-20
    1.3.1 水泥基渗透结晶防水剂的特点  14-15
    1.3.2 国外水泥基渗透结晶防水材料的发展现状  15-16
    1.3.3 国内水泥基渗透结晶防水剂的应用与研究现状  16-17
    1.3.4 水泥基渗透结晶型防水剂的作用机理概况  17-20
  1.4 本课题的提出及研究内容  20-23
    1.4.1 本课题的提出  20-21
    1.4.2 本课题的研究内容  21-23
第二章防水剂作用机理的研究  23-34
  2.1 前言  23
  2.2 实验材料与方法  23-25
  2.3 结果与讨论  25-31
    2.3.1 络合剂作用机理研究  25-30
    2.3.2 络合剂JS对砂浆防水性能的影响  30-31
  2.4 作用机理的提出  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章防水剂的制备及优化  34-49
  3.1 前言  34
  3.2 实验材料与方法  34-37
    3.2.1 实验材料  34-35
    3.2.2 实验方法  35-37
  3.3 结果与讨论  37-48
    3.3.1 单因素组分对胶砂抗渗性能的影响  37-40
    3.3.2 核心防水组分掺量优化  40-45
    3.3.3 非核心防水组分掺量优化  45-48
  3.4 本章小结  48-49
第四章防水剂对裂缝的自修复性能研究  49-62
  4.1 实验材料与方法  49-51
    4.1.1 实验材料  49-50
    4.1.2 实验方法  50-51
  4.2 结果与讨论  51-60
    4.2.1 水泥净浆的裂缝自修复性能  51-53
    4.2.2 水泥砂浆的裂缝自修复性能  53-56
    4.2.3 裂缝表面沉淀物组成与形貌分析  56-60
  4.3 本章小结  60-62
第五章防水剂对混凝土其它性能的影响  62-70
  5.1 实验  62-64
    5.1.1 实验材料  62
    5.1.2 实验方法  62-64
  5.2 结果与讨论  64-69
    5.2.1 减水率、泌水率比和含气量  64
    5.2.2 凝结时间  64-65
    5.2.3 抗压强度  65
    5.2.4 抗渗性能  65-67
    5.2.5 水泥胶砂体积稳定性  67-68
    5.2.6 对钢筋锈蚀的影响  68-69
  5.3 委托检验结果  69
  5.4 本章小结  69-70
结论  70-71
创新之处  71-72
参考文献  72-76
攻读硕士期间取得的研究成果  76-77
致谢  77

水泥基渗透结晶型防水剂及其裂缝自修复性能的研究

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