薄層纖維素醚改性水泥漿體水化歷程和微觀結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、我國目前正處于城鎮(zhèn)化高速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，外墻外保溫系統(tǒng)作為建筑節(jié)能的主要技術(shù)途徑，其中，粘結(jié)砂漿和抗裂砂漿等薄層砂漿對(duì)于保證外墻外保溫系統(tǒng)的節(jié)能效果和耐久性的實(shí)現(xiàn)起著重要的作用，在此背景下，研究薄層砂漿的水化關(guān)鍵問題具有特別重要的意義。本研究工作來源于“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAJ04B02)和國家自然科學(xué)基金(50902107)。通過研究纖維素醚(cellulose ether, CE)改性水泥漿體的流變性能和熱-電特

2、性，探明多因素環(huán)境下水泥漿體的水化動(dòng)力學(xué)過程。根據(jù)薄層CE改性水泥漿體的使用環(huán)境的不同，研究了快速失水條件下水泥漿體的水化規(guī)律。基于薄層水泥漿體流變特性、水化動(dòng)力學(xué)過程和快速失水條件下的水化規(guī)律建立了薄層CE改性水泥漿體水化過程和界面過渡區(qū)微觀結(jié)構(gòu)模型，闡述了薄層CE改性水泥漿體的水化特征。
　　 本文主要的工作及所取得的重要成果如下:
　　 1.根據(jù)CE在水溶液（拌和階段環(huán)境）和水泥漿體（水化階段環(huán)境）2種液相環(huán)境中的

3、流變特性，系統(tǒng)研究了CE成膜過程及溶液環(huán)境（溫度、pH值、離子的種類和價(jià)態(tài)）對(duì)水溶液和水泥漿體流變特性的影響，揭示了CE在不同液相環(huán)境中成膜過程及溫度、pH值、離子對(duì)其在水溶液和水泥漿體中的作用機(jī)理。
　　 以表觀粘度、剪切應(yīng)力、屈服應(yīng)力和塑性粘度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究了CE種類和摻量對(duì)水溶液和水泥漿體流變特性的影響。探討了不同溫度和pH值時(shí)CE在水溶液和水泥漿體中的流變特性，確立了CE的低臨界溶解溫度和等電點(diǎn)。分別研究了陽離子、陰離

4、子及其價(jià)態(tài)對(duì)CE溶液表觀粘度的影響，基于“感膠離子序”的規(guī)律闡述了離子種類和價(jià)態(tài)對(duì)CE溶液表觀粘度的作用機(jī)理，揭示了CE在復(fù)雜液相環(huán)境中的成膜特征，為研究塑性階段CE改性水泥漿體的流變特性提供了理論依據(jù)。
　　 2.提出了CE-聚水與緩釋組分(CWRC)改性水泥漿體水化動(dòng)力學(xué)過程的設(shè)計(jì)與制備方法，基于對(duì)水化熱和電阻率微分曲線分析，掌握了水泥水化初期的宏觀熱學(xué)效應(yīng)及電化學(xué)特征變化規(guī)律，研究了水化熱和電阻率與水泥水化進(jìn)程的關(guān)系，建立

5、了CE-CWRC-水泥三元體系水化熱-電模型。
　　 分別研究了CE和CWRC對(duì)水泥水化熱和電阻率的影響，指出CWRC對(duì)水泥水化各階段的延遲作用小于CE。研究了電阻率和水化放熱量與Ca(OH)2和化學(xué)結(jié)合水含量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)具有線性相關(guān)性，為研究水泥水化早期結(jié)構(gòu)形成及水化進(jìn)程提供了一種新的結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過對(duì)水化熱和電阻率微分曲線分析，建立了CE-CWRC-水泥三元體系水化熱-電模型，將水泥水化過程分為:溶解-析出平衡期、結(jié)構(gòu)形成期、

6、結(jié)構(gòu)發(fā)展期和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定期4個(gè)階段，且模型中水化熱和電阻率微分在表征水泥早期水化動(dòng)力學(xué)過程具有較好的一致性，可以準(zhǔn)確描述水泥水化歷程及結(jié)構(gòu)形成的瞬時(shí)狀態(tài)。
　　 3.首次提出了CE改性薄層水泥漿體在快速失水條件下的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)方法，通過改變水泥漿體厚度、養(yǎng)護(hù)溫度和基體材料的種類，系統(tǒng)研究了CE改性薄層水泥漿體的早期失水特征、界面性能和微觀分析，探明了薄層水泥漿體的水化規(guī)律和微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展機(jī)制。
　　 以失水速度和失水率為評(píng)價(jià)

7、指標(biāo)，研究了薄層水泥漿體在快速失水條件下的早期失水特征，并闡述了其失水機(jī)制。分析了水泥漿體厚度、養(yǎng)護(hù)溫度和基體材料的種類對(duì)薄層水泥漿體界面性能的影響，指出了不同齡期時(shí)的界面破壞形式。通過XRD、FTIR和TG-DSC分析，研究了薄層水泥漿體在快速失水條件下的水化規(guī)律。通過對(duì)快速失水條件下水泥漿體表層、中間層和界面層3個(gè)區(qū)域的微觀分析，探明了水化產(chǎn)物沿水泥漿體厚度方向上的分布規(guī)律，揭示了薄層水泥漿體的界面破壞原理，為研究外墻外保溫系統(tǒng)中保

8、溫層脫落和保護(hù)層的空鼓、開裂等問題奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 4.根據(jù)薄層水泥-CE漿體中水分和離子的遷移、CE成膜、水泥漿體的硬化過程，分析了水化產(chǎn)物沿薄層水泥漿體厚度方向上的分布規(guī)律，建立了實(shí)際服役環(huán)境下的薄層水泥-CE漿體水化過程和界面過渡區(qū)微觀結(jié)構(gòu)模型。
　　 根據(jù)CE成膜與溶解過程、薄層水泥漿體的失水機(jī)制與離子遷移過程、水化歷程與微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展機(jī)制、水化產(chǎn)物的分布規(guī)律，建立了實(shí)際服役環(huán)境下薄層水泥-CE漿體的水化過程