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硅酸盐水泥是土木工程中不可缺少的原材料,然而其抗拉强度低、易开裂、脆性大等缺点限制了水泥基材料的发展。添加聚合物可以改善水泥的工作性能,增强水泥的韧性。但聚合物在生产及使用过程中需要使用大量的溶剂,不符合可持续发展的理念。因此,迫切需要研究既可以改善水泥混凝土的性能又对环境污染较小的聚合物。本文通过改变聚氨酯原材料的配比制备出了无溶剂自乳化水性聚氨酯(WPU)和无溶剂聚氨酯弹性体(PU),并将这两种材料应用到水泥中改善其性能。首先,采用无溶剂自乳化水性聚氨酯(WPU)作为改性剂来改性水泥。通过测试吸水率,粘度等技术指标,评估了WPU的性能。其次,通过研究不同掺量(3%,5%,7%和9%)下WPU对水泥流动度、凝结时间、抗折、抗压及粘结强度等性能的影响。通过X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)分析了WPU对水泥水化产物物相组成的影响,通过扫描电镜(SEM)观察了WPU水泥水化产物微观形貌的变化;通过控制固化剂与PU预聚体反应的温度,以水泥,砂为无机填料制备了一种聚氨酯弹性体,通过四点弯曲荷载-位移曲线表征其韧性。主要研究成果如下:(1)WPU延长了水泥浆的初凝,终凝时间,降低了水泥浆的流动度。在同一龄期下,随着WPU掺量的增加,砂浆抗折强度,抗压强度逐渐降低;WPU掺量为3%时28 d粘结强度最大。(2)WPU的掺入抑制了水泥的水化,但没有改变水化产物的种类。相同龄期下,改性后的水泥浆的水化产物较少,但内部结构更为致密。(3)在R值(二苯基甲烷二异氰酸酯MDI和聚丙二醇PPG的摩尔比)为2.88时,水泥既不会由于聚氨酯粘度过低沉淀,也不会由于聚氨酯的粘度过高分散不均匀,固化剂3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)在40℃时与预聚体、水泥混合,制备出一种韧性较为优良的复合材料。(4)荷载-位移曲线结果显示,同一掺量下,龄期增长,无溶剂聚氨酯水泥弹性体荷载-位移曲线的面积随之增大,表明在同一掺量下的无溶剂聚氨酯弹性体改性水泥复合材料的韧性逐渐增加。同一龄期下,掺量增加,无溶剂聚氨酯弹性体改性水泥材料的韧性先增加后降低。