单掺硅灰/粉煤灰对环氧树脂砂浆性能的影响研究

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砂浆中掺入环氧树脂可以改善浆体的保水性和流动性,但是环氧树脂模量低,受力过程中无法有效传递荷载,使砂浆强度降低。此外,为了适应寒冷地区及盐碱地区的工程修补,提高抗冻性和耐盐类侵蚀的能力对工程材料尤为重要。本文选用硅灰和粉煤灰两种掺合料,探究活性掺合料对环氧树脂修补砂浆抗压强度、抗折强度、粘结强度、干燥收缩、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性能的影响,结合SEM观察微观形貌和压汞法测试孔结构参数,分析环氧树脂砂浆微观结构及浆体孔结构的变化,并揭示宏观性能产生变化的原因。综合运用关联度法和排序法确定活性掺合料的最佳掺量。本文主要研究内容及结果如下:(1)研究了硅灰、粉煤灰对环氧树脂修补砂浆抗压强度的影响。随着硅灰掺量增加,砂浆抗压强度增幅先增大,掺量超过14%后,增幅减小。掺入粉煤灰,不利于早期强度提升,28d和56d的抗压强度均低于对照组;掺量为20%的时候,后期强度增加明显,210d强度达到了75.4MPa,与同龄期掺硅灰的砂浆试件抗压强度接近。(2)研究了硅灰、粉煤灰对环氧树脂修补砂浆抗折强度的影响。环氧树脂砂浆抗折强度的变化与硅灰和粉煤灰掺量之间的相关性不明显,掺入活性掺合料后,仅部分掺量下180d和210d的抗折强度提高。(3)研究了硅灰、粉煤灰对环氧树脂修补砂浆粘结强度的影响。硅灰掺量10%时,28d试件粘结强度增幅最大为15.7%;养护龄期56d时,与对照组相比,掺8%硅灰的砂浆试件粘结强度提高明显,最大增幅达到了31.9%。粉煤灰掺量为10%时,与对照组相比,28d和56d粘结强度分别增加了15.8%和6.6%;当粉煤灰掺量大于10%时,掺粉煤灰的试件粘结强度均低于对照组。(4)研究了硅灰、粉煤灰对环氧树脂修补砂浆干燥收缩的影响。硅灰的含量宜控制在12%内,超过这个含量,干燥收缩增加。粉煤灰可有效降低环氧树脂修补砂浆干燥收缩,当粉煤灰含量从10%增加到25%时,砂浆干燥收缩均低于对照组。(5)研究了硅灰、粉煤灰对环氧树脂修补砂浆抗冻性的影响。硅灰掺量在8%-12%时,对环氧树脂砂浆抗冻性改善效果最佳,经冻融循环后,砂浆的质量损失和强度损失均低于对照组。粉煤灰掺量在10%-20%时,对环氧树脂砂浆抗冻性改善效果最佳,冻融循环后,与对照组相比,砂浆的质量损失变化幅度较小。(6)研究了硅灰、粉煤灰对环氧树脂砂浆抗盐侵蚀性能的影响。掺入硅灰后,砂浆试块抗侵蚀系数均小于1;与标养试件相比,掺有硅灰的砂浆试件在硫酸盐环境中强度增长缓慢。粉煤灰对砂浆抗硫酸盐侵蚀的改善效果优于硅灰;掺入粉煤灰后,砂浆试块的抗侵蚀系数均大于1;与标养试件相比,掺有粉煤灰的砂浆试件在硫酸盐环境中强度增长较快。(7)分析了环氧树脂砂浆的微观结构和孔结构参数,并采用评价方法确定了掺合料的掺量范围。活性掺合料可以有效细化砂浆的孔径,提高硬化砂浆的密实程度,改善砂浆强度,硅灰和粉煤灰可以减少大孔比例,硅灰对孔结构的改善效果优于粉煤灰。结合宏观性能表现及微观分析结果,硅灰对修补砂浆的性能有提高作用,掺量宜控制在8%-12%,最佳掺量为10%;粉煤灰对修补砂浆总体上表现不利,宜控制掺量在10%内。
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