聚合物/水泥複合膠凝材料凝結硬化機理及過程調控

《聚合物/水泥複合膠凝材料凝結硬化機理及過程調控》是依託同濟大學，由王茹擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：聚合物/水泥複合膠凝材料凝結硬化機理及過程調控
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王茹
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

有機聚合物已經成了很多水泥基建築功能材料中不可或缺的組分，但作用機制研究匱乏，限制了相關材料的發展。前期人們對聚合物在水泥基材料中作用機制的探索主要集中在聚合物對硬化後水泥石結構和水化產物的影響上，而對聚合物在水泥石主要結構形成階段即凝結硬化過程中的作用研究甚少。本項目研究不同組成的熱塑性聚合物苯乙烯-丙烯酸酯共聚物/矽酸鹽水泥複合膠凝材料的凝結硬化過程，揭示聚合物/水泥複合膠凝材料的凝結硬化機理，並提出該過程的有效調控方法；通過研究聚合物在單分散水泥顆粒表面的吸附特徵、聚合物對單分散水泥顆粒水化過程的影響、聚合物與水化產物之間發生的價鍵反應和離子螯合反應，分析聚合物與水泥之間的物理和化學相互作用以及聚合物對凝結硬化階段水泥水化的影響，觀察複合膠凝材料凝結硬化過程中微觀結構的演化；為聚合物在水泥基材料中的作用機制解析和聚合物水泥基複合材料的最佳化設計提供理論基礎。

結題摘要

有機聚合物已經成了很多水泥基建築功能材料中不可或缺的組分，但作用機制研究匱乏，限制了相關材料的發展。前期人們對聚合物在水泥基材料中作用機制的探索主要集中在聚合物對硬化後水泥石結構和水化產物的影響上，而對聚合物在水泥石主要結構形成階段即凝結硬化過程中的作用研究甚少。本項目研究聚合物/水泥複合膠凝材料的凝結硬化過程，揭示其凝結硬化機理，並提出該過程的有效調控方法。建立了一套行之有效的聚合物與水泥之間相互作用和凝結硬化階段聚合物對水泥水化和微觀結構演化影響的表征方法，並藉助這些方法系統研究了聚合物對水泥早期水化和微觀結構演化的影響，獲得了系統的結論。研究了聚合物在單分散水泥顆粒表面的吸附特徵，分析了聚合物與水泥之間的物理作用，探索了聚合物與水泥之間發生的化學作用。系統研究了苯丙和丁苯聚合物對水泥早期水化的影響，包括凝結時間、水化熱、水化產物及其微觀形貌等。從聚合物和水泥在凝結硬化階段相間的物理和化學作用的角度分析了聚合物的作用機理。找出了聚合物/水泥複合膠凝材料凝結硬化過程的基本特徵及其主控因素。發現聚合物/水泥複合膠凝材料凝結硬化慢的主要原因是聚合物延緩了水泥水化。對此，本項目優選出三種高效的調凝物質來調控聚合物/水泥複合膠凝材料的凝結硬化過程，達到了在不損害複合膠凝材料現有性能的前提下加速其凝結硬化的目的。並且研究了調凝物質和聚合物/水泥複合膠凝材料在凝結硬化階段的相互作用機理。發現三種調凝物質都能促進聚合物/水泥複合膠凝材料的凝結硬化，縮短其凝結時間、提高其早期強度；加速水泥早期水化，提高凝結硬化階段的水化放熱量和水化程度。但是三種調凝物質的最優摻量和調凝效果在一定程度上受聚合物/水泥複合膠凝材料種類的影響。本項目明確了聚合物/水泥複合膠凝材料的凝結硬化特徵，找出了凝結硬化過程的有效調控方法，探明了凝結硬化及其調控機理；為聚合物/水泥複合膠凝材料的最佳化設計提供了理論基礎，推動了聚合物水泥基複合膠凝材料的發展。