半连续种子聚合法合成苯丙乳液及应用于防水砂浆研究

以苯乙烯(St)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)为共聚单体,丙烯酸(AA)为功能性单体,碳酸氢钠(NaHCO_3)为稳定剂,通过半连续种子乳液聚合法制备苯丙乳液。以自制苯丙乳液为改性剂,水泥为主要胶凝材料,以钢渣部分替代河砂作为骨料,添加消泡剂及减水剂,配制新型聚合物防水砂浆。研究表明:当NaHCO_3用量为乳液的0.2%~0.3%时,苯丙乳液的稳定性良好,当丙烯酸用量为单体总质量的3.8%~5.0%时,苯丙乳液具有适宜的黏度;以自制苯丙乳液配制环境友好型砂浆,其抗渗压力、抗压强度、抗折强度都符合JC/T 984—2011《聚合物水泥防水砂浆》标准要求;扫描电镜分析表明,自制苯丙乳液改性砂浆内部结构均匀,密实度高,大大提高了改性砂浆的粘结强度。     

聚丙烯纤维对聚合物水泥砂浆性能的影响

研究聚丙烯纤维和苯丙乳液对水泥砂浆力学性能和抗渗性能的影响规律。结果表明:同时掺加聚丙烯纤维和苯丙乳液可显著提高水泥砂浆的抗折强度和抗渗性能,当聚丙烯纤维掺量为0.6kg/m3、苯丙乳液掺量为10%时,与基准砂浆试样相比,其28d抗折强度和抗渗压力分别增大了29.20%和400%。利用扫描电子显微镜对砂浆试样的微观形貌进行观察和分析,对聚丙烯纤维与苯丙乳液的作用机理进行分析,并探讨聚丙烯纤维与苯丙乳液的复合效应。     

细集料对苯丙乳液水泥砂浆力学性能的影响

研究了石英砂、黄砂及特细砂这3种常用砂子对苯丙乳液水泥砂浆（简称改性砂浆）的减水性能、强度、韧性和开裂性能的影响．试验结果表明,砂子越细,苯丙乳液的减水作用越小,改性砂浆的强度越低．用细度模数接近的石英砂和黄砂分别配制的苯丙乳液水泥砂浆抹在模塑聚苯乙烯泡沫板上的薄抹灰试样室外存放试验表明,150d以后,只有低聚灰比的改性砂浆试样在边缘出现了少量裂纹,而对比砂浆试样却出现了大量裂纹;用黄砂配制的砂浆试样的抗开裂性能比用石英砂配制的砂浆试样好,改性的黄砂砂浆试样的裂纹数量和长度只有改性石英砂砂浆试样的1／6,未改性的黄砂砂浆试样的裂纹数量和长度只有石英砂砂浆试样的50％左右．     

三种乳液对聚合物水泥防水砂浆力学及抗渗性能的影响

利用苯丙乳液、丁苯乳液和VAE乳液对防水砂浆进行改性,研究其力学性能和抗渗性能上的差异,得出:苯丙乳液和VAE乳液均可用来制备聚合物水泥防水砂浆;丁苯乳液虽提高了砂浆的抗折、抗压强度,但抗渗压力不满足JC/T984—2011标准,不可用来制备防水砂浆产品。     

纤维对聚合物砂浆力学强度和柔韧性影响

研究了纤维对苯丙乳液砂浆抗压强度、抗折强度、压折比的影响,并分析其微观增强机理。结果表明,乳液纤维砂浆的力学强度改善效果明显,其中钢纤维掺量达到2.5%对乳液砂浆力学强度和韧性改善效果最为明显,玻璃纤维掺量为2%对乳液砂浆力学强度和韧性提高较为显著。     

苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究

针对水泥混凝土路面裂缝问题,用快硬硫铝酸盐水泥、苯丙乳液及适量外加剂研制了一种新型道路修补材料。研究了苯丙乳液对水泥砂浆的改性效果,结果表明:当聚灰比为15%～20%时,与空白试样相比,改性砂浆28d抗折强度提高了39.00%～48.23%,28d弯折粘结强度提高了45.01%～49.60%,且收缩率较小。同时用扫描电镜、能谱分析仪及压汞仪对改性砂浆的微观结构和孔径分布进行了观测和分析,探讨了苯丙乳液对水泥砂浆的改性机理。     

摩擦阻尼填充墙简易摩擦层性能试验研究

设计了5种用于摩擦阻尼填充墙的简易摩擦层,并对其进行拟静力试验,研究其力学性能。结果表明:1沥青砂摩擦层的剪切变形能力较强,但滞回耗能性能稳定性差;2苯丙乳液聚丙烯砂浆、苯丙乳液橡胶粉砂浆和乳化沥青橡胶粉砂浆摩擦层与低强度未改性砂浆摩擦层的滑动摩擦力相差不大,滞回环呈矩形,滞回性能稳定,剪切变形能力和耗能性能相当,聚合物纤维的掺入对提高摩擦层剪切变形能力和滞回耗能性能的效果不明显;3建议采用低强度砂浆构筑摩擦阻尼填充墙的摩擦层。     

聚合物改性盾构法同步注浆用水泥砂浆的研究

通过掺加苯丙乳液、纯丙乳液、乳化沥青对超高掺量粉煤灰盾构法同步注浆用水泥砂浆进行改性;并研究了聚合物乳液对砂浆的工作性、力学性能、耐水性能的影响;试验结果表明:聚合物乳液对盾构法同步注浆用水泥砂浆的改性效果显著;丙乳液(SAE)和乳化沥青(RL)对提高砂浆的折压比要优于纯丙乳液(PAE);当聚合物掺量超过10%时,不论是对砂浆和易性、力学性能还是耐水性能的改性效果都减弱.     

掺沥青乳液水泥体系的凝结时间对CA砂浆性能的影响

研究了水泥组成、沥青乳液与水泥的质量比等因素对掺沥青乳液水泥净浆的凝结时间及CA砂浆的材料分离度、流动度、可工作时间、抗压强度等性能的影响规律.结果表明:使用早期强度高、水化速度快的水泥,采用硫铝酸盐水泥适量取代普通硅酸盐水泥,调整沥青乳液与水泥的质量比均可促进掺沥青乳液水泥净浆的凝结与CA砂浆的胶结硬化,从而改善CA砂浆综合性能.但硫铝酸盐水泥对普通硅酸盐水泥的取代率不宜超过20%,沥青乳液与水泥的质量比应控制在1.5~1.7.     

相变储能砂浆的制备和力学性能试验研究

以石蜡为相变材料,膨胀珍珠岩做支撑基体,制备了膨胀珍珠岩-石蜡复合相变材料,采用苯丙乳液对复合相变材料封装,利用封装后的复合相变材料替代部分细骨料制备了相变储能砂浆,并对其力学性能进行了试验研究。结果表明:苯丙乳液对复合相变材料有很好的封装作用;随着复合相变材料替代率的增大,相变储能砂浆的力学性能下降;当复合相变材料替代率为70%时,相变储能砂浆的抗压强度为12.7 MPa,满足规范中对建筑围护结构砂浆的要求。研究成果可为相变材料在建筑中的应用提供参考。     

苯丙乳液改性硫铝酸盐水泥的抗渗性能研究

以苯乙烯和丙烯酸丁酯为主要原料,合成了苯丙乳液,并将其与硫铝酸盐水泥复合,制备了聚合物硫铝酸盐水泥。采用孔结构分析和抗渗性能等测试手段,研究了乳化剂掺量、聚灰比对聚合物硫铝酸盐水泥耐久性的影响。结果表明:水泥砂浆中添加苯丙乳液后改善了其抗渗性。随着乳化剂掺量的增加,乳液聚合稳定性提高,乳液的平均粒径略有降低,一般保持在100~140 nm之间。乳化剂掺入量为3.0%时,乳液的最低成膜温度为25.4℃,成膜性能提高。在低聚灰比条件下,随乳液掺入量的增加水泥砂浆抗渗性存在最优值,渗水高度仅为10.3 mm,此时乳化剂掺量为3%、聚灰比为7.5%。     

铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆吸振与隔振特性

采用加速度计测定了冲击荷载作用下普通混凝土与水泥乳化沥青砂浆（CA砂浆）试件以及试件下部钢板的振动加速度随时间的变化,并用落锤法对比了普通混凝土与CA砂浆的抗冲击破坏特性.研究表明：普通混凝土受到冲击后,其振动加速度随时间衰减不明显,且振动时间较长,其下部钢板也有类似规律;CA砂浆受到冲击后,其振动加速度表现为3个明显的衰减阶段,振动时间也要短于普通混凝土,同样CA砂浆下部钢板也有类似规律;与普通混凝土相比,CA砂浆表现出较好的吸振与隔振功能.抗冲击破坏的结果表明,CA砂浆的抗冲击性能优于普通混凝土.     

外墙涂料树脂种类与涂膜耐沾污性关系研究

围绕乳液的玻璃化转变温度Tg及自交联、紫外交联、核壳技术的特性,研究了它们对建筑外墙涂料耐沾污性的影响,探查了同一单体类型树脂涂膜的耐沾污性、表面自由能随外墙涂料乳液特性的变化情况.结果表明,苯丙、纯丙类涂膜表面自由能色散分量随乳液Tg的升高而增大,与其耐沾污性随Tg升高而变化相呼应;硅丙涂膜表面自由能色散分量比Tg值与其相近的苯丙或纯苯涂膜高,与其耐沾污性能相呼应.     

PTB乳液对水泥砂浆力学性能和抗侵蚀性能的影响

研究了PTB乳液改性水泥砂浆的力学性能、抗氯盐和抗硫酸盐侵蚀等性能。结果表明,掺入PTB乳液对水泥净浆有缓凝作用,大幅延长了水泥净浆的终凝时间;掺入PTB乳液降低了水泥砂浆的抗压强度,但是降低抗压/抗折强度比改善了水泥砂浆的延性,提高了水泥砂浆的综合力学性能。PTB乳液/水泥为0.22时的PTB乳液水泥砂浆在氯化钠、硫酸镁溶液中浸泡28d后,其抗蚀系数提高。     

长期荷载作用下水泥乳化沥青砂浆的徐变特性

连续测试了加载3a的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)徐变,分析了应力水平对其徐变和徐变度的影响以及徐变后CA砂浆的力学性能与孔结构.结果表明:CA砂浆徐变速度远大于普通混凝土,应力水平为0.5时CA砂浆10d的徐变速度为普通混凝土的3~4倍,且徐变度是普通混凝土的几十倍;应力水平对CA砂浆的徐变有严重影响,在低应力水平下,徐变在300d后几乎不再增长,而高应力水平下,徐变在后期仍增加明显;徐变后的CA砂浆强度有所提高;Ⅱ型CA砂浆变形能力有明显退化,Ⅱ型CA砂浆的长期承载力仅为其抗压强度的40%左右;徐变使CA砂浆孔结构发生变化,应力水平对孔结构演化有较大影响,这可能与长期荷载作用下沥青黏性流动、界面滑移和水的迁移等有关.     

国内板式无碴轨道CA砂浆研究现状与展望

随着高速铁路的飞速发展,板式无碴轨道应用日益广泛。CA砂浆在板式无碴轨道中起到减缓震动的作用,是板式无碴轨道的关键组成部分。在国内外高速铁路建设中,CA砂浆已经被广泛应用。总结分析了当前国内CA砂浆的基本性能研究、耐久性及CA砂浆与板式轨道动力学性能研究的现状,并在此基础上对今后CA砂浆的研究方向做出展望。     

聚羧酸减水剂复合无碱速凝剂对水泥浆体凝结时间和早期强度的影响

研究了不同聚羧酸减水剂与自制无碱液体速凝剂复合后对水泥浆体凝结时间与早期强度的影响。结果表明:当无碱速凝剂掺量为水泥质量的6%时,复合推荐掺量的不同类型减水剂会显著延缓水泥净浆的凝结时间;当速凝剂掺量提高至7%时,凝结时间会缩短-延长。掺入市售聚羧酸减水剂的水泥净浆在静置30、60 min后再加入速凝剂,与同掺减水剂和速凝剂的水泥净浆相比,凝结时间延缓明显;但采用复合了保坍组分的自制聚羧酸减水剂再加入速凝剂,对水泥浆体的凝结时间影响不大。添加自制聚羧酸减水剂还会对掺无碱速凝剂水泥砂浆的1 d强度有一定的提高。     

硫铝水泥和胶乳对水泥乳化沥青砂浆低温硬化性能的影响

通过分析水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)冬季低温病害的产生原因,研究了硫铝酸盐水泥、胶乳对CA砂浆低温凝结和灌注质量的影响。结果表明,低温导致CA砂浆超长缓凝,使体系稳定性变差,并引起泌水和揭板起皮等病害;掺入硫铝水泥能加快CA砂浆的低温凝结过程,随替代量增加,凝结时间逐渐缩短;随温度升高,胶乳水泥流态体系可搅拌时间呈降低趋势,选用低温稠化性能合适的的胶乳,可改善新拌CA砂浆的低温均匀稳定性;复掺10%硫铝水泥和8%胶乳的CA砂浆在24h的强度和膨胀率符合要求,在实测0.5~7.7℃的低温环境中,揭板检查CA砂浆断面均匀、表面平整无起皮,符合上道要求。     

CRTSⅠ型CA砂浆动态受压损伤试验

在电子万能试验机上对现场取样的水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)试件在应变率1×10-5～1×10-2S-1下进行动态单轴抗压试验,分析了动态荷载下CA砂浆的抗压强度、弹性模量及临界应变随应变率的变化规律.结果表明:CA砂浆的抗压强度随应变率的增加而增大,CA砂浆的抗压强度、弹性模量及临界应变与应变率之间呈幂函数关系,并给出了抗压强度、弹性模量及临界应变受应变率影响的经验公式.以切线模量的退化来度量CA砂浆的损伤程度,分析了CA砂浆动态损伤槛值随应变率的变化规律:当加载到相同的应变时,应变率越低,CA砂浆的损伤程度越严重;随着应变率的增大,CA砂浆损伤应力槛值及损伤应变槛值均增大;当应变率较高时,应变率对损伤应力槛值与平均抗压强度的比值和损伤应变槛值与平均临界应变的比值影响不大.