无机聚合物混凝土的制备及在海堤工程建设中的应用

发布时间：2020-08-17 15:21

【摘要】：在海洋环境中,传统硅酸盐水泥易受海水侵蚀,海水中的有害离子(SO_4~(2-)、Cl-、Mg2+)容易与其水化产物(Ca(OH)_2、硫铝酸盐)发生反应,引起体积膨胀而导致结构疏松,从而严重影响混凝土结构的长期耐久性能。而深圳航天科技创新研究院研发的无机聚合物胶凝材料的反应产物不易受海水侵蚀,微观结构致密,因此无机聚合物混凝土具有应用于海堤工程建设的潜在应用前景。为促进无机聚合物胶凝材料的发展与应用,本文开展了无机聚合物混凝土的制备及工程应用的研究,首先研究了无机聚合物胶凝材料及混凝土的工作性能和力学性能,然后提出了基于工作性能的无机聚合物混凝土制备方法,最后将无机聚合物混凝土在惠来县西港海堤工程建设中进行试应用。主要研究成果如下:研究了无机聚合物浆体的流变性能及力学性能。宾汉姆流变模型和幂律流变模型可以较好描述无机聚合物浆体的流变特性。在相同水胶比的条件下,无机聚合物浆体的剪切屈服应力和塑性黏度系数低于硅酸盐水泥浆体,浆体流动度大于硅酸盐水泥。砂浆的的剪切屈服应力和塑性黏度系数随水胶比的增大而降低,随砂灰比的增大而增大。无机聚合物浆体流动度与水胶比具有较好的相关性,其净浆拟合曲线为Y=452.5×X-72.125(Y为净浆流动度,X为水胶比),砂浆拟合曲线为Y=583×X-78(Y为砂浆流动度,X为水胶比)。无机聚合物胶砂强度随水胶比的增大而降低,当水胶比小于0.45时抗压强度缓慢降低,当水胶比大于0.45时抗压强度降低幅度增大。胶砂强度随砂灰比的增大呈现出先增大后降低的规律,当砂灰比为3时抗折强度较好。研究了单方用水量、水胶比和砂率对无机聚合物混凝土工作性能和力学性能的影响,提出基于工作性能的无机聚合物混凝土制备方法,并对其进行了试配验证。在工作性能方面:单方用水量是影响无机聚合物混凝土工作性能的首要因素,当单方用水量超过一定阀值(180 kg/m3)时,混凝土的工作性能会大幅度增大;水胶比对混凝土工作性能有一定影响,水胶比在0.45～0.55之间的无机聚合物混凝土工作性能较好;砂率在35%左右时混凝土工作性能较好。在力学性能方面:水胶比是影响无机聚合物混凝土的力学性的首要因素,单方用水量和砂率对混凝土力学性能的影响效果不显著;无机聚合物混凝土抗压强度的发展主要集中在前7 d,混凝土 7 d强度占28 d强度的73.4%～88.6%。无机聚合物混凝土 7 d抗压强度与胶水比具有较好的线性关系,关系式为f'cu,0= 15.648B/W +6.526。建立了基于工作性能的无机聚合物混凝土制备方法,首先确定混凝土配制强度,并根据7 d与28 d混凝土抗压强度比(0.70～0.88)计算得到7 d混凝土抗压强度,再通过7 d混凝土抗压强度与胶水比的关系确定水胶比,根据水胶比和施工要求的工作性能确定单方用水量,再由骨料最大粒径和水胶比确定砂率,最后通过质量法确实砂、石用量。将无机聚合物混凝土应用于广东省惠来县的海堤工程建设中,对工程质量进行检测和监测,对工程效果进行评价。所制备的无机聚合物混凝土工作性能和力学性能满足施工要求,其工作性能与普通混凝土相当,力学性能优于普通混凝土。无机聚合物混凝土受到的应变是由于混凝土收缩的缘故;混凝土面板各位置的应变大小分布与普通混凝土一致。沿坡长方向,混凝土面板上部位置的应变大于下部位置,沿堤轴方向,混凝土面板中部位置的应变大于上下位置。无机聚合物混凝土应变符合《混凝土结构设计规范》的有关规定(330με),其最大应变值(276μμε)比普通混凝土最大值(253με)高23με 施工后的无机聚合物混凝土海堤面板结构致密,未发现骨料外露和蜂窝孔洞现象,施工效果良好。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U656.314
【图文】：

技术路线图,无机聚合物,海堤工程,聚合物混凝土

无机聚合物混凝土的制备及在海堤工程建设中的应用规律掌握无机聚合物浆体工作性能特点。此外，通过变化水胶比合物砂浆的力学性能特点。聚合物混凝土的制备同水胶比、单方用水量和砂率分别对无机聚合物混凝土工作性能立胶水比与混凝土强度、单方用水量与工作性能的关系，修正单建议表，提出无机聚合物混凝土的简易实用制备方法，并对该方法机聚合物混凝土在海堤工程中的应用机聚合物混凝土应用于广东省惠来县海堤工程建设中，通过对混性能进行检测，对混凝土的应变进行监测，并对工程效果进行了的技术路线如图 1-1 所示。

粒度分布,无机聚合物,粒度分布

(a)频度分布 (b)累积分布图 2-1 无机聚合物粒度分布图(a) SEM (b) XRD图 2-2 无机聚合物 SEM 图和 XRD 图谱2.1.2 骨料粗骨料采用的5-25 mm连续级配的碎石如图2-3(a)所示，细骨料采用河砂(Ⅱ区中砂)

XRD图谱,无机聚合物,XRD图谱,骨料

15(a) SEM (b) XRD图 2-2 无机聚合物 SEM 图和 XRD 图谱2.1.2 骨料粗骨料采用的5-25 mm连续级配的碎石如图2-3(a)所示，细骨料采用河砂(Ⅱ区中砂)如图 2-3(b)所示。骨料的基本物理性能如表 2-3 所示。表 2-3 骨料的基本物理性能种类含水率(%)石粉(%)含泥量(%)表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m)3堆积空隙率(kg/m)3紧密密度(kg/m3)紧密空隙率(kg/m3)细度模数(μf)颗粒级配吸水率(%)砂 1.9 — 1.6 2741 1515 44.7 1646 39.9 2.58 — —碎石0.11 2.3 — 2757 1496 14.9 1577 10.2 — 5-25 0.2

【参考文献】