可再分散聚合物对水泥水化反应热的 释放规律与性能影响研究摘要可再分散聚合物对水泥水化热的释放和水化产物会产生显著的影响,对改善水泥浆体性能具有重要意义在本论文工作中,选取聚乙烯醋酸乙烯酯可再分散乳胶粉作为水泥浆体的改性聚合物,通过测定聚合物水泥浆体的水化热,利用X射线衍射〔XRD〕、红外光谱分析〔IR〕、扫描电镜〔SEM〕等表征方法研究了乳胶粉对水泥水化热的影响机理结果表明乳胶粉能推迟水泥浆体的水化热峰出现时间,降低峰值和温升,但不同种类的乳胶粉对水化热的影响程度不同乳胶粉的加入使水泥浆体在水化早期的C-S-H凝胶生成时间延缓,生成量低于相同龄期纯水泥的C-S-H生成量,即延缓了C3S的水化EVA能明显延迟Ca2生成时间,降低其含量且低于相同水化时间的纯水泥浆体,并且随胶粉掺量的增加其含量越来越低,相同掺量乳胶粉的聚合物改性水泥浆体水化7天时期Ca2含量多于3天的含量这是因为EVA与Ca2发生了反应,有乙酸钙和聚乙烯醇生成与纯水泥相比,水化早期的 Ca2降低了,反应生成的乙酸钙具有促进C3A水化的作用,所以刚开始水化时有一小的放热峰。
随着聚灰比的提高,聚合物改性水泥浆体的抗折强度先提高,然后呈下降趋势,说明存在一个最佳的掺量围关键词: 水泥浆体 ；聚乙烯醋酸乙烯脂乳胶粉；水化热；水化产物Study on Effect of Redispersible Polymer on Liberation Discipline of Heat of Hydration and Property of CementWang LonglongAbstractRedispersible polymer can have a significant effect on the heat of hydration and hydration products of cement when this type of polymer is added in cement paste. This effect means a lot to the improvement of properties of cement paste. In this article, Ethylene and Vinyl Acetate Copolymer〔EVA〕was chosen as the modified polymer of cement paste. Through measuring the heat of hydration, the mechanism of affecting the heat of hydration were investigated by means of XRD 、IR and SEM.The results show that the polymer powder can postpone the peak time of heat of hydration, lower the peak temperature and temperature rise of fresh cement paste. But different types of powder have different degrees of effect on the hydration heat. The results of XRD show that polymer powder was added in cement paste to make formation time of C-S-H gel delay. Besides, the formation content is lower than that of the pure cement paste within same hydration age. Namely, the polymer powder can postpone the hydration process of C3S. Besides EVA can significantly delay the formation time of Ca2, reducing its content. The content is lower than that of pure cement paste of the same hydration time, and is also reducing more and more with the increasing content of powder. The content of Ca2 within hydration time of 7 days in polymer-modified cement paste is more than that of cement paste within hydration time of 3days. The results of IR indicate that the EVA has reacted with Ca2 ,and calcium acetateand polyvinyl alcohol are formed. Comparedwithpure cement, the content of Ca2 has reduced in early hydration time. The calcium acetate can promote the hydration of C3A,so a small exothermic peak appeared at the very beginning of hydration.Experiment was carried on, in which the flexural strength of block cement samples cured in dry air was measured,and something was found that with the improvement of polymer cement ratio,the flexural strength of polymer-modified cement paste increased,and then decreased .This indicated that there is an optimum doping capacity range.Keywords：cement paste;Ethylene and Vinyl Acetate Copolymer powder;heat of hydration; hydration product目录第一章绪论11.1引言11.2课题的研究目的与意义11.4可再分散乳胶粉41.5可再分散乳胶粉的制备进展41.5.1母体乳液聚合41.5.2聚合物粉末制备51.6可再分散聚合物粉末作用机理6第二章实验及表征92.1水化热测定92.1.1热量计量热原理92.1.3热量计散热常数K测定102.1.4 测量水泥水化热112.1.5 实验数据132.1.6 数据处理与分析232.2净浆水泥试块制备262.2.1实验试剂和原料262.2.2实验仪器262.2.3实验步骤262.2.4抗折试验数据分析272.3 XRD衍射分析312.3.1 XRD样品制备312.3.2 XRD物相分析36第三章实验结论41参考文献42致44 / 第一章 绪论1.1引言水泥和水后发生一系列物理与化学变化,并在与水反应中放出大量热,称为水化热,以焦/克表示。
水泥的水化热和放热速度都直接关系到混凝土工程质量由于混凝土的热传导率低,水泥的水化热较易积聚水泥在水化过程中要产生大量的热量,是大体积砼部热量的主要来源由于大体积砼截面厚度大,水化热聚集在结构部不易散失,使砼部的温度升高砼部的最高温度,大多发生在浇筑后的3～5ｄ,当砼的部与表面温差过大时,就会产生温度应力和温度变形温度应力与温差成正比,温差越大,温度应力也越大当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时,便始产生温度裂缝,腐蚀加剧为了保证大体积混凝土工程质量,必须将所用水泥的水化热控制在一定围因此水泥的水化热测试对水泥生产、使用、理论研究都是非常重要的在水泥砂浆和混凝土拌合物中掺加添加剂可以控制水泥水化热在各个龄期的释放量,影响水泥水化产物生成量,对砂浆和混凝土进行改性1.2课题的研究目的与意义1.2.1目的1 .通过不同可再分散乳胶粉对水泥水化反应热的影响来研究乳胶粉对水泥浆体的改性效率2.探讨可再分散乳胶粉在水泥、干混砂浆等材料中的作用机理1.2.2 意义 乳胶粉作为干混砂浆中的核心添加剂,可以改善其多种性能,如粘结性、防水性、抗折性等不同种类的乳胶粉能改善干混砂浆性能主要是基于其在水泥浆体中形成聚合物膜,影响水泥水化进程和微观结构。
本文通过研究乳胶粉如何影响水泥水化产物的生成规律,以期为可再分散乳胶粉改善水泥浆体性能的机理分析提供理论依据1.3水泥水化过程水泥加水拌合后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆,同时产生水化,随着水化反应的进行,逐渐失去流动能力到达"初凝"待完全失去可塑性,开始产生结构强度时,即为"终凝"随着水化,凝结的继续,浆体逐渐转变为具有一定强度的坚硬固体水泥石,即为硬化可见,水化是水泥产生凝结硬化的前提,而凝结硬化则是水泥水化的结果 水泥是多矿物的集合体,含有四种主要矿物,分别为硅酸三钙〔C3S〕、硅酸二钙〔C2S〕、铝酸三钙〔C3A〕和铁铝酸四钙〔C4AF〕,除了主要矿物外,还有少量次要的组成,如Na2O 、K2O、MgO以及硫酸盐等水泥与水拌合后,其颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应,各组分开始溶解,使纯水立即变成含有多种离子的溶液,水泥浆中的主要离子有：硅酸钙—Ca2+、OH-、4-铝酸钙—Ca2+、Al4-硫酸钙—Ca2+、SO42-钾、钠及硫酸根离子—K+、Na+、SO42- 水泥浆液相中的粒子组成依赖于水泥中的各种组成及其溶解度,但是液相中的粒子组成又反过来深刻的影响各种熟料矿物的水化速率。
液相中的硅酸根离子,铝酸根离子,硫酸根离子分别由硅酸钙,铝酸钙和硫酸盐提供,而水化早期的Ca2+离子主要为C3S提供,K+、Na+离子主要为碱式硫酸盐提供熟料单矿物的水化反应式如下： C3S+H→C-S-H+CH C2S+H→C-S-H+CH C3A +H→C3AH6<水化铝酸三钙〕C4AF+H→C3AH6+CFH〔水化铁酸一钙〕关于四种熟料矿物的水化速率,有下列规律:(1) C3S最初反应较慢,但以后反应很快2) C3A则与C3S相反,开始时反应很快,但以后反应速度较慢3) C4AF开始的反应速度也比C3S快,但以后变慢4) β-C2S的水化速度是最慢的,但在后期稳步增长5) 在水泥熟料中,四种矿物的水化速度与四种矿物单独水化的速率相比,没有多大差别 硅酸三钙或硅酸二钙水化生成水化硅酸钙〔C-S-H〕和氢氧化钙〔CH〕C-S-H不溶于水,并立即以胶体微粒析出,逐渐凝聚成为C-S-H凝胶CH在溶液中的浓度很快达到过。