聚合物表面接枝改性机制砂及其在混凝土中的应用

发布时间：2017-08-13 00:15

  本文关键词：聚合物表面接枝改性机制砂及其在混凝土中的应用

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【摘要】：随着建筑用河砂需求量的增加及河砂开采的限制,机制砂因具有经济环保的作用将成为河砂的有效替代品。机制砂是一种混凝土理想的细骨料,然而目前机制砂应用在混凝土中会减小混凝土的流动性,增加需水量,导致混凝土容易出现较大地自收缩和脆性骨折,极大的影响混凝土的抗折强度和抗压强度。近年来,无机粒子与聚合物通过化学键相结合进行表面修饰取得了快速发展。在这里,机制砂粒子通过聚合物进行修饰,减弱机制砂粒子对混凝土流动性及需水量的影响,从而改善工作性和提高抗折强度。机制砂粒子通过化学键与高分子进行键合,使得机制砂粒子与混凝土浆体之间的界面结合力增强。主要的研究内容如下：(1)首先使用氢氧化钠溶液在机制砂表面进行羟基化处理,然后通过硅烷偶联剂KH-570对羟基化后的机制砂进行偶联改性得到偶联改性的机制砂(AS-MPS),被偶联改性的机制砂粒子通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)进行了表征。结果表明：硅烷偶联剂KH-570成功的接枝在机制砂的表面。(2)偶联剂KH-570接枝在机制砂上后,与丙烯酸、烯丙基聚乙二醇(APEG)进行共聚合,得到一种新的机制砂复合材料即聚羧酸减水剂改性机制砂(AS-MPS-PS)。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱仪(GPC)、热失重分析仪(TGA)、扫描电镜(SEM)被用来表征改性机制砂复合材料的结构、分子量、接枝量以及产品的其他性能。改性机制砂复合材料的工作性能和机械性能通过混凝土实验和水泥静浆实验来完成。研究发现,改性机制砂加入到砂浆中,可以显著提高砂浆的流动性,混凝土强度实验表明,当改性机制砂的掺量从0%增加到100%时,混凝土的抗折和抗压强度有很大提高。(3)通过丙烯酸与蔗糖的酯化反应制得了丙烯酸蔗糖酯,然后与丙烯酸一起通过自由基聚合反应接枝在机制砂粒子的表面得到聚丙烯酸蔗糖酯改性的机制砂。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热失重分析仪(TGA)被用来表征复合材料的结构、分子量、接枝量以及产品的其他性能。改性机制砂复合材料的工作性能和物理特性通过混凝土实验和砂浆流动度实验来完成。结果发现,当使用改性后的机制砂应用在混凝土中,混凝土保塌能力得到显著提高,并且抗压和抗折强度也有较大的增加。
【关键词】：机制砂 砂浆 混凝土 抗折强度 接枝
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528;O631
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-27
• 1.1 超细粉体的表面改性16-19
• 1.1.1 超细粉体表面改性的目的及作用16
• 1.1.2 超细粉体的表面物理吸附改性16-17
• 1.1.3 超细粉体的表面化学接枝改性17-19
• 1.2 硅烷偶联剂19-22
• 1.2.1 硅烷偶联剂的作用机理19-20
• 1.2.2 硅烷偶联剂的应用20-21
• 1.2.3 硅烷偶联剂的选择21-22
• 1.3 机制砂的应用现状22-25
• 1.3.1 机制砂石粉含量对混凝土的影响22
• 1.3.2 机制砂级配对混凝土的影响22-23
• 1.3.3 聚羧酸减水剂对机制砂混凝土工作性能的影响23-24
• 1.3.4 纤维增强混凝土24-25
• 1.4 课题的提出与主要研究内容25-27
• 1.4.1 课题的提出25-26
• 1.4.2 主要研究内容26-27
• 第二章 KH-570改性机制砂的制备27-37
• 2.1 引言27-28
• 2.2 实验原料及仪器设备28
• 2.2.1 实验原料28
• 2.2.2 实验仪器设备28
• 2.3 实验步骤28-31
• 2.3.1 机制砂的预处理28-29
• 2.3.2 机制砂的羟基化29
• 2.3.3 滴定法测机制砂表面羟基数29-30
• 2.3.4 羟基化机制砂与偶联剂反应30-31
• 2.4 结构表征与性能测试31-32
• 2.4.1 傅里叶红外光谱测试31
• 2.4.2 X射线衍射(XRD)测试31
• 2.4.3 热失重分析(TGA)测试31
• 2.4.4 X-射线光电子能谱(XPS)测试31-32
• 2.5 结果与讨论32-36
• 2.5.1 反应条件对偶联效率的影响32-34
• 2.5.2 偶联机制砂的红外吸收光谱分析34-35
• 2.5.3 偶联机制砂的X射线光电子能谱分析35-36
• 2.5.4 偶联机制砂的X射线衍射分析36
• 2.6 结论36-37
• 第三章 聚羧酸减水剂表面接枝改性机制砂及其在混凝土中的应用37-47
• 3.1 引言37
• 3.2 实验原料及仪器设备37-38
• 3.2.1 实验试剂及原料37-38
• 3.2.2 实验仪器设备38
• 3.3 实验步骤38-39
• 3.3.1 聚羧酸减水剂接枝机制砂的合成38-39
• 3.3.2 将聚合物从机制砂微粒表面劈裂下来39
• 3.4 结构表征与性能测试39-40
• 3.4.1 傅里叶红外光谱测试39-40
• 3.4.2 热失重分析(TGA)测试40
• 3.4.3 凝胶渗透色谱(GPC)测试40
• 3.4.4 砂浆流动度测试40
• 3.4.5 混凝土抗压和抗折强度测试40
• 3.5 结果与讨论40-45
• 3.5.1 聚羧酸减水剂改性机制砂的红外吸收光谱分析40-41
• 3.5.2 聚羧酸减水剂改性机制砂的凝胶渗透色谱分析41-42
• 3.5.3 聚羧酸减水剂改性机制砂的热失重分析42
• 3.5.4 聚羧酸减水剂改性机制砂的SEM分析42-43
• 3.5.5 聚羧酸减水剂改性机制砂的砂浆流动度研究43-44
• 3.5.6 聚羧酸减水剂改性机制砂的抗压强度研究44-45
• 3.5.7 聚羧酸减水剂改性机制砂的抗折强度研究45
• 3.6 结论45-47
• 第四章 丙烯酸蔗糖酯表面接枝改性机制砂及其在混凝土中的应用47-57
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验原料及仪器设备48-49
• 4.2.1 实验试剂及原料48
• 4.2.2 实验仪器设备48-49
• 4.3 实验步骤49-50
• 4.3.1 丙烯酸蔗糖酯的合成49
• 4.3.2 丙烯酸蔗糖酯改性机制砂的合成49-50
• 4.4 结构表征与性能测试50-51
• 4.4.1 傅里叶红外光谱测试50
• 4.4.2 热失重分析(TGA)测试50
• 4.4.3 凝胶渗透色谱(GPC)测试50
• 4.4.4 砂浆流动度测试50
• 4.4.5 混凝土抗压和抗折强度测试50-51
• 4.5 结果与讨论51-55
• 4.5.1 红外吸收光谱分析51-52
• 4.5.2 热失重分析52-53
• 4.5.3 砂浆流动度研究53-54
• 4.5.4 混凝土强度研究54-55
• 4.6 结论55-57
• 第五章 总结57-59
• 参考文献59-64
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况64
• 1) 参加的学术交流与科研项目64
• 2) 发表的学术论文(含专利和软件著作权)64

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