改性聚丙烯酰胺吸水性树脂的合成及处理混凝土裂缝渗漏研究

发布时间：2017-08-27 01:16

  本文关键词：改性聚丙烯酰胺吸水性树脂的合成及处理混凝土裂缝渗漏研究

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【摘要】：混凝土组成材料的复杂性及其结构所处环境的多样性使得混凝土开裂难以避免。当混凝土裂缝宽度超过规范规定时,将会影响混凝土结构的使用质量和使用寿命。本研究结合吸水性树脂遇水膨胀特性,采用在混凝土裂缝中浸渍吸水性树脂单体溶液,经室温引发合成吸水性树脂对混凝土裂缝进行原位修复。研究成果对完善和发展混凝土裂缝修复技术具有重要的科学意义和使用价值。传统聚丙烯酰胺吸水性树脂虽然吸水倍率高、吸水速率快,但吸水后凝胶脆性大,易碎裂,难以满足混凝土裂缝处理的特殊要求。为此,试验结合Flory吸水溶胀理论,通过调整聚丙烯酰胺吸水性树脂的交联密度或引入可聚合表面活性剂,优化凝胶网络结构,以期改善原位合成聚丙烯酰胺吸水性树脂处理混凝土裂缝的适用性。首先,试验以丙烯酰胺(AM)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,四甲基乙二胺(TDMA)-过硫酸铵(APS)为氧化还原引发剂,2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸钠(AMPS-Na)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(HAPS)和聚乙烯醇(PVA)三种可聚合表面活性剂为改性剂,通过溶液聚合法,合成了不同改性聚丙酰胺吸水性树脂(SAR),研究了交联剂用量、改性剂单体种类及用量对SAR聚合反应速率、吸水速率、吸水(盐)倍率及抗碎化性能的影响。试验结果表明:(1)随交联剂MBA用量的增加,SAR交联密度增大,吸水速率增大,吸水(盐)倍率和抗碎化性能降低,而聚合反应速率无明显变化;(2)随改性剂AMPS掺量的增加,AMPS改性SAR聚合反应速率降低、吸(盐)水倍率增大,而吸水速率、抗碎化性能均呈下降趋势;(3)随改性剂HAPS掺量的增加,HAPS改性SAR聚合反应速率、吸水(盐)倍率有所降低,抗碎化性能提高,而吸水速率无明显变化;(4)随改性剂PVA掺量的增加,PVA改性SAR吸水(盐)倍率、抗碎化性能均提高,而聚合反应速率无明显变化。综合改性SAR的吸水性能与抗碎化性能,得出了较佳改性SAR预聚单体溶液的质量份数组成为:AM(20份)、APS(0.08份)、TMDEA(0.08份)、MAB(0.02份)、去离子水(80份)、改性剂HAPS(3份)或PVA(4份)。其次,试验以优化的改性聚丙烯酰胺吸水性树脂原位处理不同宽度贯穿裂缝(0.2mm、0.4mm、0.6mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.8mm、2.4mm)的砂浆试样,研究了其抗渗性能。研究结果表明:(1)HAPS改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理后的砂浆裂缝抗渗能力最好,PVA改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理后的砂浆裂缝抗渗能力次之,而AMPS改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理后的砂浆裂缝抗渗能力最差;(2)同一改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理的不同宽度贯穿裂缝抗渗性能有所差异,裂缝宽度为0.4mm~1.2mm时,抗渗能力最高。(3)随着干湿循环次数的增加,改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理的不同宽度贯穿裂缝抗渗性能稍有降低。
【关键词】：混凝土裂缝 改性聚丙烯酰胺吸水性树脂 可聚合表面活性剂 抗渗性
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528;TQ324.8
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1.绪论9-25
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 混凝土裂缝的修补方法11-13
• 1.2.1 表面修补法11-12
• 1.2.2 灌浆嵌缝封堵法12
• 1.2.3 结构加固法12
• 1.2.4 混凝土置换法12
• 1.2.5 电化学防护法12-13
• 1.2.6 仿生自愈法13
• 1.3 混凝土裂缝常用修补材料13-15
• 1.3.1 混凝土裂缝修补材料的种类13-14
• 1.3.2 混凝土裂缝修补材料的性能要求14-15
• 1.4 高吸水性树脂的研究与应用现状15-21
• 1.4.1 高吸水性树脂的发展与研究现状15-16
• 1.4.2 高吸水性树脂的结构16-17
• 1.4.3 高吸水性树脂的分类17-18
• 1.4.4 高吸水性树脂的合成方法18-20
• 1.4.5 高吸水性树脂的应用20-21
• 1.5 聚丙烯酰胺吸水性树脂的改性研究21-23
• 1.6 本课题研究的技术思路与内容23-25
• 2.试验原料、仪器设备及测试方法25-29
• 2.1 试验原料及主要仪器设备25
• 2.2 改性聚丙烯酰胺吸水性树脂的制备25-26
• 2.3 试验测试方法26-29
• 2.3.1 SAR反应速率的测定26
• 2.3.2 SAR吸水/盐水膨胀性能的测定26-27
• 2.3.3 SAR抗拉伸能的测定27-28
• 2.3.4 SAR压缩性能的测试28
• 2.3.5 傅里叶红外光谱分析28
• 2.3.6 SAR处理砂浆不同宽度裂缝的抗渗性28
• 2.3.7 SAR处理砂浆裂缝经受干湿循环后的抗渗性能28-29
• 3.改性SAR的合成及其吸水膨胀性能29-43
• 3.1 交联剂及改性剂对SAR合成反应速率的影响29-34
• 3.1.1 交联剂用量对SAR反应速率的影响29-30
• 3.1.2 AMPS用量对SAR反应速率的影响30-32
• 3.1.3 HAPS用量对SAR反应速率的影响32-33
• 3.1.4 PVA用量对SAR反应速率的影响33-34
• 3.2 交联剂及改性剂对SAR吸水性能的影响34-40
• 3.2.1 交联剂用量对SAR吸水性能的影响34-36
• 3.2.2 AMPS用量对SAR吸水性能的影响36-37
• 3.2.3 HAPS用量对SAR吸水性能的影响37-39
• 3.2.4 PVA用量对SAR吸水性能的影响39-40
• 3.3 本章小结40-43
• 4.改性剂对SAR抗碎化性能的影响43-53
• 4.1 交联剂用量对SAR抗碎化性能的影响43-45
• 4.2 AMPS用量对SAR抗碎化性能的影响45-46
• 4.3 HAPS用量对SAR抗碎化性能的影响46-48
• 4.4 PVA用量对SAR抗碎化性能的影响48-49
• 4.5 三种不同改性剂对聚丙烯酰胺高吸水性树脂改性效果对比49-51
• 4.6 本章小结51-53
• 5.改性SAR处理砂浆裂缝抗渗性试验53-59
• 5.1 不同宽度下的初始抗渗效果53-54
• 5.2 改性SAR处理不同宽度砂浆裂缝经受干湿循环后的抗渗性54-58
• 5.2.1 干湿循环5次的抗渗性能54-55
• 5.2.2 干湿循环10次的抗渗性55-56
• 5.2.3 干湿循环15次的抗渗性56-57
• 5.2.4 干湿循环20次的抗渗性57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 6.主要结论及有待解决的问题59-61
• 6.1 主要结论59-60
• 6.2 有待进一步解决的问题60-61
• 参考文献61-67
• 研究生期间发表论文情况67-69
• 致谢69

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本文编号：743655