水泥基材料中SAP的吸水、释水和再膨胀行为综述

裂缝及开裂后水密性的下降是导致水泥基材料耐久性能降低的重要因素。高吸水性树脂(SAP)可降低水泥基材料的自收缩并提高其抗冻性、开裂后抗渗性能和裂缝自愈合能力，进而增强水泥基材料的耐久性能。SAP的上述功能均与其在水泥基材料中的吸水、释水和再膨胀行为相关。本文首先总结了SAP吸水和释水的机理及在溶液和水泥基材料中的关键影响因素，然后综述了裂缝中SAP再膨胀行为的演化机制。在溶液中，凝胶体与溶液之间的渗透压是SAP膨胀的驱动力。作为关键离子，Ca²⁺可与聚合物链上的羧基络合并导致SAP的离子交联密度增加，较高的离子交联密度可能诱发逆向渗透压并导致SAP释水。在硬化水泥基材料中，影响SAP释水的关键因素是渗透压和毛细力，抑制渗透压作用下的释水并促进毛细力作用下的释水有助于提升SAP的内养护效率。与AA型SAP相比，AA-co-AM型SAP具有更强的水约束能力，因而具有更加优异的内养护效果。水泥基材料裂缝中SAP的再膨胀能力低于溶液环境，这源于裂缝的约束作用和裂缝中较高的离子浓度。基于水泥基材料的配合比、水化进程和裂缝特征研发新型SAP有助于进一步增强SAP的作用效果。     

有机蒙脱土/黄原胶丙烯酸接枝共聚物复合高吸水性材料的制备

有机-无机复合高吸水性材料吸水抗盐性能优异,具有无机分散相的纳米尺寸效应以及与聚合物基体间良好的界面结合,表现出更优异的综合性能。利用溶液聚合法制备了有机蒙脱土/黄原胶丙烯酸接枝共聚物的有机-无机杂化复合高吸水性材料,借助傅立叶红外光谱证实产物结构中有机与无机物发生表面接枝交联形成复合结构。同时,以产物吸蒸馏水和0.9%的NaCl溶液的倍率为性能指标,采用单因素实验法探讨了各个因素对合成复合高吸水材料吸水抗盐性能的影响,获得各因素最佳量。     

SAP对高性能水泥基材料水化及性能的影响

高吸水树脂(SAP)粒径变化会改变到其吸-释水过程,可能含影响到胶凝材料水化和混凝土的性能。本研究采用两种粒径差异较大的SAP,研究高性能水泥基材料自收缩和干燥条件(60%RH)强度的变化,并通过水化和孔结构分析,探讨了强度变化的原因。研究结果表明,SAP粒径增大降低了高性能水泥基材料自收缩,且在总水胶比相同时提高了强度。这些影响与硬化浆体水化程度提高和大孔数量减小有关。     

有机/无机复合高吸水树脂耐盐性和防潮性能研究

以过硫酸钾为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为单体,聚乙烯醇为有机合成聚合物,硅藻土为无机黏土,采用水溶液聚合法合成有机/无机复合高吸水树脂。采用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和热重分析仪对有机/无机复合高吸水树脂进行了表征,考察了引发剂用量、交联剂用量、AMPS用量及硅藻土用量对复合吸水树脂吸液性能的影响。在最佳反应条件下,有机/无机复合高吸水树脂吸蒸馏水倍率、吸0.9%生理盐水倍率分别为1574g/g和101g/g;纯有机高吸水树脂暴露在空气中的吸湿性是复合高吸水树脂的20～30倍,说明有机/无机复合高吸水树脂具有优异的防潮性能,在不同阳离子盐溶液中(Na~+、Ca~(2+)和Fe~(3+))其吸液性能明显优于纯有机高吸水树脂。     

低水胶比水泥基材料中的水分迁移

外界水分若进入低水胶比水泥基材料内部,并参与未水化水泥的后期水化,必然对耐久性造成影响。通过测试80℃高温水浴加速试验下不同水胶比(W/B)水泥基材料的自由水、结合水含量变化,探究低水胶比水泥基材料内的水分迁移机制。研究表明:低水胶比水泥基材料与外界水分接触时,必然存在水分自外向内的迁移过程,并参与未水化水泥的后期水化。对试验数据采用回归拟合的方式,建立了低水胶比水泥基材料中水分迁移的数学模型。     

有机/无机复合水泥基材料研究进展

论述了有机／无机复合材料的发展历史、现状及发展方向和应用，特别是详尽地论述了有机物对水泥的改性机理，指出聚合物改性水泥基材料应向多元化、轻质多孔、早强快硬、自流平、凝结时间可调节及环保型复合材料的方向发展。由于聚合物改性水泥基材料的优良性能，随着石油化工的发展，应在我国大力推广这种有机／无机复合水泥基材料。     

海藻酸钙/环氧微胶囊在水泥基材料中的自修复作用

采用锐孔-凝固浴法制备海藻酸钙/环氧树脂复合微胶囊,将其应用于水泥基自修复材料。表征了微胶囊的微结构、力学强度和吸水溶胀等性能,并通过X射线计算机断层扫描技术和SEM/EDS分析微胶囊在水泥基材料中的修复作用机制。结果表明:制备的海藻酸钙微胶囊为三维网络支架结构;在粒径为0.7~2 mm,粒径尺寸不影响微胶囊的强度;海藻酸钙含量决定微胶囊的强度、吸水率和溶胀率。海藻酸钙/环氧微胶囊的裂缝修复机制为:基体产生裂缝,微胶囊发生破裂释放环氧树脂,粘结裂缝;裂缝中有水渗入时,微胶囊吸水溶胀,堵塞裂缝,进而促进周围水泥颗粒的继续水化,修复裂缝。     

聚合物改性水泥基材料性能和机理研究进展

论述了聚合物改性水泥基材料的性能和机理研究进展.性能研究进展方面主要从聚合物改性、聚合物和外加剂复合改性以及聚合物和其他填料复合改性水泥基材料3个方面进行了讨论.而聚合物改性机理则从聚合物改性水泥基材料的微观结构、聚合物对水泥水化的影响以及聚合物与无机胶凝相间的相互作用等方面进行了讨论.     

水泥基材料中的早强剂及其作用机理综述

早强型外加剂的研究主要集中在水泥基材料强度发展早期阶段的水化速率变化、产物变化、液相离子变化等方面，但对其作用机理和效果等缺乏系统性的总结。本文归纳了三类早强剂(无机、有机和复合)的早强机理及在各水化阶段的作用，得出以下结论：无机系早强剂通过提高体系碱度、压缩双电层、提供晶核以降低成核势垒等作用，破坏了水化阻滞膜或液相离解平衡，从而加速离解期的离解速率、增大液相中的离子浓度；此外，还通过加速诱导期水化产物的消耗，破坏水化反应平衡以加快水化产物钙矾石或钙铝水滑石形成，提高早强固相体积含量和体系致密度，从而提高早期强度。有机早强剂主要通过分散作用来促进离解速率，通过络合作用或水化作用破坏反应平衡，但掺量影响其早强效果和凝结速度。复合早强剂则协调多种机理来加快水化的整体进程，需注意避免新产物的生成阻碍原有活性组分正常的水化进程。总而言之，早强剂的选择应与胶凝材料体系相匹配，结合其作用机理促进各水化阶段强度发展。为满足尽可能早强的需求，阴离子宜选择硫酸系和硅酸系，阳离子宜选用Ca²⁺、Al³⁺,或较高活性成分且无耐久性隐患的Li⁺     

掺有磷渣的水泥基材料研究现状与分析

简介了磷渣的组成、结构与活性,分析了影响磷渣活性的主要影响因素;综述了磷渣作为辅助性胶凝材料对水泥基材料凝结时间、水化热、结构变化、强度、干燥收缩和耐久性等的影响,分析了磷渣在水泥基材料中应用存在的主要问题,并提出了一些改善措施和解决思路。加强磷渣在水泥基材料中的应用基础研究,对提高磷渣在水基材料中的利用率和减少环境污染有着重要意义。     

纳米微晶纤维素应用于水泥基材料研究综述

由于纳米微晶纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC)具有高模量、极高长径比和大比表面积等特性,近几年来NCC在水泥基材料中的应用成为了研究前沿和热点。虽然NCC在水泥基材料中的应用研究还处于初级阶段,但却为改善水泥基材料性能提供了一个新的研究方向。本文综述了近几年国内外对NCC在水泥基材料中的应用研究,主要介绍了NCC在水泥基材料中的存在形式,及其对水泥基材料的流变性、水化、力学性能和耐久性的影响。最后,分析了NCC在研究中存在的问题,并对NCC今后的研究方向给出了可行性建议。     

纳米材料优化水泥基材料性能的研究进展

近年来高铁、跨海大桥等大型工程建设对水泥基材料的性能提出了更高的要求。纳米科技与纳米材料是从微观角度提升水泥基材料性能的重要手段,近年来,以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管、石墨烯等为代表的纳米材料在水泥基材料性能优化方面的研究有了长足的进展。目前的研究进展表明,纳米材料可以从多方面提升水泥基材料的性能,包括加速水化,提升早期强度;改善水化产物的组成与形貌,增加水泥基材料微结构密实度,提升力学性能与耐久性。就性能优化程度而言纳米材料在本领域具有巨大的应用潜力。同时,分散性问题是目前纳米材料在水泥基材料中应用面临的主要问题,提供成熟可商业化的分散性解决方案是纳米材料应用中亟待解决的问题。此外,目前对于用于水泥混凝土的纳米材料的结构设计与改性方面的研究也有可以继续深化的空间。     

聚氨酯基有机/无机复合注浆材料的研究进展

无机改性聚氨酯注浆材料由于阻燃好、成本低廉、热稳定性好和力学性能优良等优势,在科研和产业领域引起了广泛关注。针对近年来国内外在聚氨酯基有机/无机复合注浆材料领域的最新进展进行了综述,着重介绍了水玻璃、水泥砂浆和SiO_2等无机改性聚氨酯注浆材料的制备方法及性能特点,并对聚氨酯基有机/无机复合注浆材料未来的发展进行了展望。     

水泥基材料硫酸盐侵蚀机理的研究进展

硫酸盐侵蚀是影响水泥基材料结构耐久性的重要因素。本文在分析硫酸盐侵蚀对水泥基胶凝材料铝相水化产物和C-S-H凝胶影响的基础上,归纳了现有水泥基胶凝材料硫酸盐侵蚀的作用机理,提出了硫酸盐侵蚀作用下水泥基材料微结构研究中存在的不足和进一步的研究方向。     

铁氧体与水泥复合吸波材料的研究

以碳酸锰、氧化锌和氧化铁为原料,经球磨、煅烧得到锰-锌铁氧体,然后与水泥复合制得水泥基复合吸波材料,研究铁氧体吸波剂掺量、胶凝材料品种和试样表面形状对复合材料吸波性能的影响及其力学性能.结果表明:铁氧体在水泥材料中较稳定,其用量和复合材料的表面形状对吸波性能均有较大程度的影响;在8～12.5GHz频率范围内,掺35%铁氧体的水泥基复合材料的反射率基本上都＜-6dB,而粗糙面试样的反射率均＜-7dB,最小反射率达-10.5dB;其28d强度与纯水泥样品相比约有下降.     

合成系绿色高吸水树脂研究进展

综述了无机粘土(包括蒙脱石、海泡石和高岭土)、天然可再生基质(包括蛋白类、海藻酸类、甲壳素/壳聚糖类及腐植酸类)与有机高吸水树脂的复合改性研究进展,介绍了天然原材料的加入对复合吸水树脂的耐盐吸盐水性、吸水倍率、凝胶强度、降解性等性能的影响,最后提出了复合吸水树脂研究有待解决的问题。     

高分子基气体分离膜材料研究进展

在简要介绍气体分离膜分离机理的基础上,详细介绍了高分子和有机-无机复合两类气体分离膜材料及其分离性能,其中高分子膜材料主要包括聚酰亚胺、硅橡胶、聚砜、醋酸纤维素、聚吡咯,有机-无机复合膜材料主要包括无机粒子填充高分子、有机-无机杂化,并对高分子基气体分离膜材料的发展前景进行了展望.     

基于中心粒子模型的超高性能水泥基材料水化进程模拟

水泥基材料的水化进程关系着其微结构形成和性能演化。超高性能水泥基材料的组分和制备工艺特殊,其水化进程描述不同于普通混凝土材料。本工作基于中心粒子水化模型,结合高效减水剂、水胶比、硅灰掺量、温度等对水泥基材料水化进程的作用机制,提出不同因素的模型修正系数,建立超高性能水泥基材料的水化动力学模型;应用建立的模型对比分析了修正与未修正的水化进程,并与已有实验数据进行对比验证。结果表明,该模型可较好地模拟超高性能水泥基材料的水化进程。     

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因,从无机胶凝材料入手,探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径,一是控制水化时Ca（OH）₂的产生,二是提高砂浆的密实度。     

低场核磁共振技术在水泥基材料中的应用

近年来,核磁共振技术已经成为表征水泥基材料水化进程、非化学结合水量和孔结构的一种重要手段。简单介绍了核磁共振基本原理和低场核磁共振主要参数;阐述了低场核磁共振技术在水泥基材料测试中的应用,主要包括水化进程、孔结构、水分迁移和扩散等方面的内容;展望了低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用前景。