同济大学硕士开题报告..docx

TONGJI UNIVERSITY 专业型硕士研究生学位论文选题报告及工作计划 课 题名 称 丁苯乳液/硫铝酸盐水泥复合胶凝材料在不同温湿度条件下的早期性能 学 号 0000000 研 究 生 诸葛亮 专 业 材料学 所 在 院系 材料科学与工程 导 师 刘 备 副 导 师 选 题 时间 2015年 9 月 29 日同济大学研究生院2015年 10 月 29日研究问题 1）在预研究的基础上提出应用研究（设计）中的科学问题2）课题来源、选题依据和背景情况3）课题的研究目标以及理论意义和实际应用价值科学问题：聚合物水泥砂浆的研究和应用已有八十多年的历史，聚合物水泥砂浆具有良好的工作性、抗渗性、较小的弹性模量和较好的塑性，其抗弯强度和粘结强度有也有明显的提高。硫铝酸盐水泥因具有早强、高强、抗硫酸盐腐蚀、抗海水腐蚀等特点，最近几年，聚合物硫铝酸盐水泥砂浆的应用研究也越来越多，为了更好的实现聚合物和硫铝酸盐水泥的性能互补及优势叠加，人们愈来愈关注聚合物/硫铝酸盐水泥混合后的性能，但至今仍有很多瓶颈亟需突破，所以聚合物/硫铝酸盐水泥还有待更进一步的研究，例如，常温下具有快凝快硬性能的混合体系在低温高湿、高温低湿、低温低湿等条件下性能如何？因此本课题主要工作是进行丁苯乳液/硫铝酸盐水泥复合胶凝材料在不同温湿度条件下的早期性能的研究，其要解决的科学问题是丁苯乳液/硫铝酸盐水泥复合胶凝材料在不同温湿度条件下的早期物理力学性能的演变规律，使其更好地服务于建筑工程。课题来源：国家自然科学基金面上项目选题依据和背景情况：水泥是世界上用量最大的人造建材之一，大量应用于工业与民用建筑、交通、城市建设、农林及海港工程等。21世纪水泥工业仍占有重要的基础地位，水泥材料仍然是重要的建筑材料之一。在我国，改革开放以来水泥行业得到快速发展，水泥年产量已由1978年的6524万吨发展至2014年的24.76亿吨，占到全球总产量59.23%[1]，成为世界水泥生产大国。然而，一方面，随着高速公路、超高层建筑、跨海大桥等特殊环境下大型工程应用的出现，人们在强度、施工性能和耐久性等方面对水泥混凝土提出了更高的要求，水泥作为其重要组成原料，对混凝土各方面性能表现起着至关重要的作用；另一方面，水泥的生产过程伴随着不可再生资源、能源的大量消耗以及严重的环境污染问题，所以进一步提高水泥性能，走可持续发展的道路是水泥工业发展的方向和目标。如表1所示为硅酸盐水泥中主要熟料矿物相的能耗及CO2排放量。传统硅酸盐水泥早期强度偏低；烧成温度高，导致能源消耗高；水泥熟料中阿利特(C3S)含量高，消耗了大量高品质石灰石资源；生产过程中产生大量的CO2等废气，环境污染日趋严重；水泥水化后期，由于硬化水泥浆体体积收缩而造成收缩裂纹，影响水泥混凝土的体积稳定性与耐久性[2]。此外，硅酸盐水泥主要熟料矿物为C3S和C2S，烧成温度在1450℃左右，从表1可以看出，其能耗和CO2排放量均较高，环境污染严重。因此，迫切需要能够替代普通硅酸水泥的“绿色”胶凝材料[3.4]。表1 熟料矿物相烧成所需能耗及CO2排放量水泥组成生成焓(kJ/kg水泥熟料)二氧化碳释放量(kg/kg 水泥熟料)C3S1848.10.578β-C2S1336.80.511CA1030.20.278C4A3S-8000.216 硫铝酸盐水泥是中国建材研究院70年代研制的新品种水泥，自1974年投入工业化生产以来，已有40年的历史[5]。自问世以来，硫铝酸盐水泥已成功应用于特种水泥混凝土构件、玻璃纤维增强水泥（GRC）制品，以及冬季、快速、修补、地下和海洋工程等特殊施工环境。通过长期的研究和使用，对硫铝酸盐水泥水化和各项性能的了解不断深入，其应用领域也不断扩大。近年来，随着水泥基材料绿色化、功能化需求发展，又通过在硫铝酸盐水泥中掺入矿物掺合料和不同聚合物进一步达到节能环保和改善水泥基材料性能的目的，从而生产出适应不同环境要求的特种混凝土或特种砂浆[6]。但是，硫铝酸盐水泥的主要水化产物是AFt晶体，约占水化相的65%，而该晶体是一种高温不稳定相[7]，P.K. Mehta[8]曾指出，在干燥环境中加热时，钙矾石在65 ℃时是稳定的，但到93 ℃就部分分解，当钙矾石中的-OH水消失后，就转变为无定形物质，并且其后期强度存在增长不明显甚至出现倒缩现象。由此，引发了有关硫铝酸盐水泥温度稳定性的许多争议，也使其大规模工程应用受到限制。随着高分子材料科学的发展和对材料结构与性能关系的深入认识，越来越多的聚合物被应用于其它各行各业，促进了其它行业的发展。经过大量的试验研究发现[9]，在普通水泥砂浆中加入聚合物可以大大提高水泥砂浆的性能，而且聚合物可以长期地发挥作用。通过聚合物改性过的水泥砂浆称为聚合物改性砂