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DSP改性水泥基灌浆材料性能研究

钱峰  
【摘要】: 长期以来,灌浆材料在建筑工程中是一类应用量大、使用面广的建筑材料。在一些强度要求较高的工程中,例如,重型机械地脚螺栓锚固,电力、冶金、化工设备的安装,混凝土结构加固改造工程等。普通水泥灌浆材料中浆液因水灰比大而存在强度不高、浆液稳定性差、泌水严重等现象,往往满足不了这些工程实际的需要,所以,研究高强度、高性能水泥基灌浆材料势在必行。 为此,本文根据丹麦工程师Bache Han首先提出的含有均匀分布的超细颗粒致密体系概念(Densified Systems Containing homogeneously arranged ultrafine Particles,简称DSP),通过合理改善颗粒之间的级配,使材料颗粒大小合理组合,使材料的空隙率降到最低,达到高均匀密实状态,来改进灌浆材料的各项性能。通过在水泥中掺加硅灰、石英粉、膨胀剂和纳米SiO2,用比水泥颗粒尺寸小1~2个数量级的硅灰填充水泥颗粒之间的空隙,减少水泥颗粒之间的空隙率,增加水泥石的密实程度,再用颗粒尺寸更小的纳米级SiO2填充水泥与硅灰之间的空隙,使得整个胶凝体系的密实度达到最大,系统的需水量也降到最低,在高效减水剂的作用下,制得在很低的水胶比条件下具有早强、高强、高流动性、无泌水、微膨胀的高性能水泥基灌浆材料,并分析各种组成成分对DSP灌浆材料各项性能的影响,论文的主要研究内容和成果如下: (1)研究了硅灰水泥质量比对灌浆材料强度和流动性能的影响,试验得出灌浆材料的强度和流动性同时达到最佳状态时的最佳硅灰水泥质量比。在最佳硅灰水泥比条件下,硅灰和水泥的堆积密实度达到最大。 (2)试验分析了石英粉粒径和掺量对灌浆材料的强度和流动性影响,得到最佳的石英粉掺量,即最佳粉胶比。 (3)研究了水胶比和减水剂掺量对强度和流动性的影响程度,确定了合适的水胶比和减水剂掺量。 (4)经过大量试验得出:纳米SiO2在DSP灌浆材料中具有增强作用,可以大幅度提高灌浆材料的强度,特别是早期强度,并且,掺适量纳米SiO2的灌浆材料可以有效防止泌水和减少沉降、离析。 (5)研究了膨胀剂掺量对灌浆材料膨胀率、强度、流动度和流动度损失的影响,并分析了在相同膨胀剂掺量条件下水胶比对膨胀率的影响。 (6)开展了DSP灌浆材料的电阻率研究和典型DSP灌浆材料的性能研究。


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