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高性能水泥基灌浆材料的制备与性能研究

作　者: 贾雪丽
导　师: 万惠文
学　校: 武汉理工大学
专　业: 建筑材料与工程
关键词: 水泥基灌浆材料高效减水剂流动性能耐久性能
分类号: U444
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

预应力混凝土梁结构作为客运专线高架桥梁的重要组成部分,其质量好坏直接关系到整个工程的成效。而灌浆材料又作为预应力混凝土梁的关键材料之-不仅能保护预应力钢筋不外露而遭锈蚀,使预应力钢材与混凝土有良好的粘结,同时也能保证它们之间预应力的有效传递,减少预应力钢材与混凝土结构或构件在反复荷载作用下应力变化对锚具造成的疲劳破坏,以此来提高结构的可靠度和耐久性。因此,灌浆材料的质量是影响预应力混凝土结构的关键因素。本文针对现阶段我国灌浆材料存在的一些缺陷,利用科学正交试验设计确定了灌浆材料中关键组分掺量,并通过添加适当外加剂逐步解决灌浆材料中存在的问题,最终制备出综合性能优良的灌浆材料。本文研究结果表明：(1)高效减水剂是高流动性灌浆材料必须的外加剂,它对灌浆材料流动性能有显著的帮助。聚羧酸系减水剂的减水效果明显,对流动度影响显著但聚羧酸系减水剂与水泥的相容性并非完好,对水相当敏感,且价格过高。三聚氰胺减水剂效果好,且与水泥相容性好,很少出现泌水现象,成本较低,具有十分广阔的推广前景。(2)水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量这三个因素对灌浆材料流动度、硬化体抗压、抗折强度影响较大,其中水胶比最为显著。水胶比越大、粉煤灰掺量、减水剂掺量越高,灌浆材料流动性能越好。但过高水胶比(0.33)易使灌浆材料出现泌水、离析现象,导致30min流动性能降低。粉煤灰由于自身形态效应,对灌浆材料流动性有正的影响且7d抗压强度降低并不明显,但粉煤灰掺量过高会使灌浆材料体系水泥含量降低,后期水化产物减少,导致其28d抗压强度降低。因此,实验表明：当水胶比为0.32、粉煤灰掺量为15%、减水剂掺量为0.5%时灌浆材料具有最佳综合流动性能、力学性能。(3)膨胀剂作为灌浆材料另一重要组分,在保证灌浆材料具有良好流动性能、力学强度的同时,其硬化后有一定的微膨胀作用,以获得饱满填充效果。但膨胀剂会降低灌浆材料流动性能,特别是30min流动度,需再加入适量缓凝剂(0.15%酒石酸)加以调节,实验结果表明：体系中加入0.15%酒石酸,灌浆材料的初始和30min流动度均达到标准的要求。(4)综合耐久性能试验及压汞测试结果可以看出,膨胀剂的加入在保持灌浆材料孔隙率变化很小的基础上,优化了孔结构分布,使灌浆材料结构致密,降低了其内部与外界的连通,故其电通量、抗冻融、体积稳定性等耐久性能优良。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 灌浆材料的发展与应用  9-14
    1.1.1 灌浆材料的定义及分类  9-10
    1.1.2 水泥基灌浆材料主要成分  10-11
    1.1.3 水泥基灌浆材料的应用领域  11-14
  1.2 灌浆材料国内外研究现状  14-17
  1.3 课题研究的目的及意义  17-18
  1.4 课题主要研究内容  18-19
第2章试验原材料及试验方法  19-23
  2.1 试验原材料  19-20
    2.1.1 水泥  19
    2.1.2 粉煤灰  19
    2.1.3 减水剂  19-20
  2.2 试验方法  20-23
    2.2.1 灌浆材料搅拌方法  20
    2.2.2 水泥净浆流动度试验  20
    2.2.3 灌浆材料流动度试验  20-21
    2.2.4 凝结时间  21
    2.2.5 24h自由膨胀率  21
    2.2.6 力学性能  21
    2.2.7 收缩性能测试方法  21-22
    2.2.8 微观分析  22-23
第3章高效减水剂与水泥的相容性试验  23-36
  3.1 高效减水剂的主要品种及基本结构与特点  23-25
    3.1.1 聚羧酸系高效减水剂  23
    3.1.2 三聚氰胺类高效减水剂  23-24
    3.1.3 萘系高效减水剂  24-25
    3.1.4 氨基磺酸系高效减水剂  25
  3.2 高效减水剂的作用机理  25-29
    3.2.1 静电斥力学说  25-27
    3.2.2 空间位阻效应  27-28
    3.2.3 减水剂对水泥的分散作用机理  28-29
  3.3 高效减水剂与水泥间相容性评价方法  29-30
  3.4 试验结果与分析  30-34
  3.5 本章小结  34-36
第4章灌浆材料早期性能研究及配合比设计优化  36-61
  4.1 粉煤灰掺量的确定  36-38
  4.2 减水剂掺量的确定  38-39
  4.3 正交试验设计  39-52
    4.3.1 交试验设计及试验过程  39-40
    4.3.2 正交试验结果与分析  40-52
  4.4 配合比优化试验  52-57
    4.4.1 膨胀剂对灌浆料性能的影响  53-55
    4.4.2 缓凝剂对灌浆料性能的影响  55-57
  4.5 不同组分对灌浆材料性能的影响  57-59
    4.5.1 不同减水剂对灌浆料流动性能的影响研究  57-58
    4.5.2 不同缓凝剂对灌浆材料流动性能的影响研究  58-59
  4.6 本章小结  59-61
第5章灌浆材料耐久性与微观机理研究  61-66
  5.1 灌浆材料电通量性能研究  61-62
  5.2 灌浆材料冻融性能研究  62-63
  5.3 灌浆材料体积稳定性研究  63-64
  5.4 微观机理分析  64-65
  5.5 本章小结  65-66
第6章结论及展望  66-68
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附录  73

高性能水泥基灌浆材料的制备与性能研究

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