水胶比与矿物掺合料、胶粉掺量对砂浆流变学性能影响的研究

论文摘要

混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物,经一定时间硬化而成的人造石材。目前,高性能混凝土正越来越多地应用于土木工程建设,而现代混凝土具有高工作性是第一位的,它是满足硬化后混凝土使用性能的必要条件。流动性则是工作性的重要指标,它指的就是混凝土拌合物在自重或机械振捣力的作用下,能产生流动并均匀密实地充满模型的性能。流动性的大小,反映拌合物的稠度,它直接影响施工的难易和混凝土的质量。在新的混凝土工程中,混凝土的流动性,特别是混凝土中水泥浆的流动性引起人们高度重视。此外,由于工程中混凝土经常出现的裂缝的修补材料及特殊工程中所用灌浆材料越来越多,对水泥基材料流变性能的理论研究和工程实践指导也日益引起人们的关注。目前对于课题的研究方法主要有两种:以混凝土坍落度法、微坍落度法、漏斗法、水泥浆体稠度法、维勃稠度（工作度）试验方法等为代表的流动法和流变学测试方法。流动法的那些方法不能全面反映砂浆的工作性能,各自存在一定的片面性,而流变学研究方法则能较全面的评价水泥砂浆的工作性能。水泥砂浆的流变性能影响因素包括水胶比、矿物掺合料掺量、外加剂掺量、水泥品种、集料特性、集浆比、其他外加剂、施工方式、环境因素等都会对混凝土的流变性能产生不同程度的影响。本文立足于流变学这一基本原理,将混凝土混合物,按其流变特征作为宾汉姆体（流变方程为:τ=τ0+ηγ）特征或近似属于宾汉姆体来研究,并根据对流变学参数屈服应力τ0,粘度系数η的分析,分别采用砂浆的坍落扩展度（流动度）和扩展速度（流动速度）来综合反映砂浆的流动性能。参照国家相关规范,使用测试仪器对水泥砂浆的流动度和流动速度进行测定,结合试验结果对各因素的水泥砂浆流变学性能影响的进行了分析,得到了一些有益的结论:1、本试验方案和表征方法可以得出较为科学合理的实验结果和结论,具有可行性;且本方案表征分析方法比文献中的部分传统研究方案能更方便、更全面地反映砂浆的流变性能。2、水胶比是水泥砂浆流动性能影响最大的因素,随着水胶比的增大,其流动度和流动速度都会有很大的增加。但盲目增大水胶比会造成砂浆其他性能的不利影响。粉煤灰的掺入会产生“颗粒填充效应”和“滚珠效应”,显著改善水泥砂浆的流动性能,随着掺量的增加,砂浆流动度增加,流动速度增快,粉煤灰掺量超过20%后,其对砂浆流动性能的改善效果已不再明显。单掺矿粉时并不能较好地改善砂浆的流动性能,仅当矿粉掺量在25%以内时,其流动度较空白样有所提高,而流动速度则随掺量增加呈下降趋势。可再分散乳胶粉的加入能较好的起到减水效果,使砂浆具有良好的流动性能,后期甚至出现了离析泌水现象。本试验中的乳胶粉本身含有高效减水剂,正是二者的共同作用才使得其效果较为明显。3、文章对粉煤灰、矿粉和乳胶粉在砂浆中双掺分别进行了研究。在掺有胶粉情况下掺入矿粉后出现了不掺时没有的离析泌水现象,而且随胶粉掺量增加而愈加严重;胶粉与粉煤灰双掺时则没有出现这种情况;复合料使用矿粉和粉煤灰复掺时,与胶粉双掺的砂浆离析泌水现象得到改善。总体而言,矿物掺合料和乳胶粉能较好的共同工作,发挥作用。研究还发现,矿物掺合料掺量相同时,粉煤灰改善砂浆流动性的总体效果最好,矿粉的改善作用较弱,复合料的改善效果介于矿粉和粉煤灰之间。而从对砂浆流动速度的改善效果来看,在胶粉掺量相同的情况下,总的趋势为矿粉>粉煤灰>复合料。文章还依据上述结论对工程应用提出了一些建议,并以自流平砂浆和抹灰砂浆为例说明,实际工程中要根据不同的工程情况来调整砂浆组分的比例,得到合适的流变学特性,以满足当时使用环境下的功能要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土流变性能
• 1.1.1 混凝土的发展应用
• 1.1.2 混凝土的流变性能及研究意义
• 1.2 课题的研究现状
• 1.2.1 流动法
• 1.2.2 流变法
• 1.3 本文主要研究的内容和思路
• 第二章 水泥砂浆流变学研究方法探讨
• 2.1 论文研究方法的基本原理－流变学
• 2.1.1 流变学的发展应用
• 2.1.2 流变学的基本理论
• 2.1.3 流变学的研究方法
• 2.2 应用流变学方法研究水泥砂浆流变性能
• 2.2.1 流变学在水泥基复合材料中的应用
• 2.2.2 模型选择
• 2.2.3 从流变学理论分析混凝土工作性及其测定方法
• 2.3 本文实验测定方法研究
• 2.3.1 本文的水泥砂浆浆体流变性能研究方法探讨
• 2.3.2 水泥砂浆流动度的测定
• 2.3.3 水泥砂浆流动速度的测定
• 2.4 实验路线及具体方案
• 2.4.1 分列出不同影响因素具体数值下的试验方案
• 2.4.2 试验具体步骤
• 2.4.3 需测试出的数据
• 2.5 本文与传统研究方法、试验方案的比较分析
• 2.5.1 与其他文献中传统方法的对比
• 2.5.2 本研究方案的特点
• 第三章 水胶比对砂浆流动性能的影响研究
• 3.1 水胶比的含义及试验结果处理方法
• 3.1.1 水胶比的含义
• 3.1.2 实验结果分析及其流变学表征方法
• 3.2 实验材料基本性能
• 3.2.1 胶凝材料-水泥
• 3.2.2 细集料-砂
• 3.2.3 矿物掺合料
• 3.2.4 可再分散乳胶粉
• 3.3 试验结果及分析
• 第四章 矿物掺合料对砂浆流动性能的影响研究
• 4.1 矿物掺合料在砂浆组分中的作用
• 4.1.1 粉煤灰
• 4.1.2 矿渣微粉
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 基准水胶比下矿物掺合料的影响
• 4.2.2 其它固定水胶比时矿物掺合料的影响
• 4.2.3 不同矿物掺合料的改善效果比较
• 第五章 胶粉掺量对砂浆流动性能的影响研究
• 5.1 可再分散乳胶粉在砂浆中的应用
• 5.1.1 可再分散乳胶粉应用于砂浆组分
• 5.2 试验结果及分析
• 5.2.1 单掺乳胶粉对砂浆流动性能的影响
• 5.2.2 乳胶粉与矿物掺合料双掺对砂浆流动性能的影响
• 5.3 小结
• 5.3.1 其它方面的影响
• 5.3.2 试验基本结论
• 5.3.3 从表征结果看砂浆的优化组合
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论与应用建议
• 6.1.1 结论
• 6.1.2 应用建议
• 6.2 局限、不足与展望
• 参考文献
• 致谢