聚合物改性硅粉水泥砂漿力學(xué)性能各因素分析

研究了兩種控制方式(控制水灰比為0.4和控制流動(dòng)度為(170±50)mm)下,不同聚合物摻量對(duì)水泥砂漿的力學(xué)性能影響,以及不同齡期的聚合物水泥砂漿力學(xué)性能,研究表明,聚合物改性水泥砂漿具有較好的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度,較低的壓折比。

聚合物干粉對(duì)水泥砂漿力學(xué)性能的影響

研究了不同摻量的丁苯乳液(sbr)、丙烯酸酯乳液(pae)和苯丙乳液(sae)對(duì)自流平砂漿不同齡期下的抗壓、抗折強(qiáng)度的影響.結(jié)果表明,在新拌自流平砂漿流動(dòng)度相同的條件下,3種聚合物改性砂漿的3d抗折、抗壓強(qiáng)度隨聚合物摻量的增加均表現(xiàn)出拋物線型變化趨勢(shì).sbr摻量為10%～20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的改性砂漿3d抗壓、抗折強(qiáng)度分別可達(dá)18～20mpa和4～6mpa.同時(shí)發(fā)現(xiàn),3種聚合物乳液改性自流平砂漿的7,28d抗壓強(qiáng)度均隨聚合物摻量的增加而降低,而抗折強(qiáng)度則在一定范圍內(nèi)波動(dòng).

對(duì)纖維水泥砂漿的力學(xué)性能分析表明,加入聚丙烯纖維后,(1)砂漿的體積密實(shí),抗壓強(qiáng)度有一定提高;(2)砂漿的韌性增加,脆性降低,提高了砂漿的抗拉強(qiáng)度;(3)對(duì)抵抗砂漿收縮有明顯作用,尤其對(duì)早期砂漿的收縮有明顯的改善效果;(4)經(jīng)多次凍融循環(huán),質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失都明顯降低。

以廢舊聚苯顆粒等體積取代水泥砂漿中的砂子,研究了廢舊聚苯顆粒摻量對(duì)水泥砂漿靜力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨聚苯顆粒摻量增加,砂漿流動(dòng)度先增加后下降,砂漿試樣7d、28d抗折抗壓強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì),3d抗折強(qiáng)度先增加后下降,抗壓強(qiáng)度下降緩慢;砂漿試樣3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度與密度存在線性關(guān)系,且線性關(guān)系都比較顯著。

為了研究不同鋼纖維摻加率對(duì)聚合物水泥砂漿力學(xué)性能的影響,制作了不同鋼纖維摻加率的鋼纖維聚合物水泥砂漿試件,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下分別養(yǎng)護(hù)至7d及28d,測(cè)定其抗折及抗壓強(qiáng)度,得出在鋼纖維摻量是砂子用量的4%范圍內(nèi)對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度顯著提高有幫助的結(jié)論。

聚合物乳液的穩(wěn)定性和乳粒大小是聚合物改性水泥砂漿性能的關(guān)鍵因素，而聚灰比和養(yǎng)護(hù)條件通過改變水泥的水化程度和砂漿的毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)而影響整個(gè)漿體的性能。

利用羧甲基纖維素鈉、對(duì)苯乙烯磺酸鈉以及甲基丙烯酸丁酯在水介質(zhì)中用過硫酸鉀為引發(fā)劑,合成羧甲基纖維素鈉接枝對(duì)苯乙烯磺酸鈉/甲基丙烯酸丁酯(cmc-g-pss/pbma)乳液。將乳液提純提取出共聚物,共聚物采用傅麗葉紅外光譜進(jìn)行表征;用掃描電鏡對(duì)水泥砂漿進(jìn)行微觀形貌觀察。結(jié)果表明,在減水20%的條件下,當(dāng)cmc-g-pss/pbma的摻量為1.5%時(shí),對(duì)水泥砂漿抗壓性能的改性最為顯著;當(dāng)摻量為2.5%時(shí),對(duì)水泥砂漿抗折性能的改性最為顯著;為了取得抗壓性能和抗折性能均提升的試樣,可向聚合物摻量為1.5%的試樣中添加木質(zhì)素磺酸鈉增加乳液分散性,并用消泡劑磷酸三丁酯控制水泥砂漿的引氣量,取得了顯著的效果。

針對(duì)普通水泥砂漿抗折強(qiáng)度低、脆性大的特點(diǎn),摻加羧基丁苯聚合物乳液對(duì)普通砂漿進(jìn)行改性,研究其力學(xué)性能變化規(guī)律;用掃描電鏡(sem)和孔分布測(cè)定儀分析其微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,隨聚灰比(p/c)增大,改性砂漿內(nèi)部逐漸形成由聚合物和水泥水化產(chǎn)物交織構(gòu)成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),小于200孔隙體積率增大,孔徑細(xì)化,砂漿密實(shí)程度提高,脆性改善;改性砂漿抗壓強(qiáng)度降低,但抗折強(qiáng)度和折壓比升高,韌性加強(qiáng),同時(shí)其擴(kuò)展度增大,粘度先增大后降低。

試驗(yàn)以石粉內(nèi)摻的方式,研究?jī)煞N不同成分石粉對(duì)水泥砂漿的力學(xué)性能影響;在確定石粉摻量后,采用掃描電鏡對(duì)試樣的微觀形貌進(jìn)行分析,并對(duì)其相關(guān)作用機(jī)理進(jìn)行探討。試驗(yàn)結(jié)果表明:石粉取代量為30%時(shí),摻加石粉1和石粉2的試樣,3d抗折強(qiáng)度較空白試樣分別提高了13.44%和23.69%,摻加石粉1和石粉2的試樣,3d抗壓強(qiáng)度較空白試樣分別提高了44.65%和61.64%,28d抗折強(qiáng)度較空白試樣分別提高了11.83%和21.10%,28d抗壓強(qiáng)度較空白試樣提高了18.55%和30.94%。

通過試驗(yàn)研究了相同流動(dòng)度情況下,聚丙烯酸酯乳液(vivid400)、乙烯/醋酸乙烯酯共聚乳液(cp149)和丁苯乳液(sd623)改性水泥砂漿含氣量對(duì)其力學(xué)性能的影響.結(jié)果表明:3種聚合物乳液引入氣泡量有所不同;隨著消泡劑摻量的增加,改性水泥砂漿體積密度有不同程度的提高,含氣量降低,而抗折、抗壓強(qiáng)度則有較大幅度的提高;vivid400改性水泥砂漿拉伸黏結(jié)強(qiáng)度隨消泡劑摻量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì),這可能與消泡劑對(duì)改性水泥砂漿孔結(jié)構(gòu)的影響有關(guān).

綜述了近幾年國(guó)內(nèi)外聚合物改性水泥砂漿靜力性能的研究進(jìn)展,重點(diǎn)介紹了聚合物乳液、水溶性聚合物(或單體)和可分散粉末聚合物對(duì)水泥砂漿的靜力性能方面的研究,并對(duì)聚合物改性水泥砂漿的發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景作了展望。

聚合物改性砂漿應(yīng)用范圍日趨廣泛。通過對(duì)可再分散乳膠粉5044n、水泥、石英砂等配制不同砂漿進(jìn)行研究,分析得出各種材料的作用,提出了灰砂比、乳膠粉摻量對(duì)砂漿影響至關(guān)重要。

研究了苯丙乳液、vae聚合物乳液對(duì)水泥砂漿工作性能、凝結(jié)性能、力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著兩種聚合物乳液摻量的增加,水泥凈漿的初凝與終凝時(shí)間逐漸延長(zhǎng),vae707乳液對(duì)水泥凈漿初凝和終凝時(shí)間的影響相當(dāng),而苯丙乳液對(duì)水泥凈漿初凝時(shí)間的緩凝效果要強(qiáng)于終凝效果。養(yǎng)護(hù)28d齡期后的兩種聚合物乳液改性水泥砂漿抗折強(qiáng)度較普通水泥砂漿有大幅度提高,相對(duì)普通水泥砂漿而言,苯丙乳液改性水泥砂漿折壓比明顯降低,vae乳液對(duì)水泥砂漿的折壓比影響不明顯。

聚合物水泥砂漿的研究及應(yīng)用 1前言 早在1923年，英國(guó)人gresson就把聚合物應(yīng)用于路面材料而獲得專利。到1924出版 了關(guān)于現(xiàn)代聚合物改性材料的正式的文獻(xiàn)。從那時(shí)起，近70年來世界各國(guó)出現(xiàn)了大量的關(guān) 于聚合物用于改性水泥砂漿和混凝土的研究，而且對(duì)聚合物用于水泥基材料的興趣也越來越 來大。在這一領(lǐng)域里研究開發(fā)走在世界前列的國(guó)家有日本、美國(guó)、前蘇聯(lián)、德國(guó)等。如日本 對(duì)新型高性能聚合物混凝土復(fù)合材料的研究開發(fā)應(yīng)用已有40年的歷史，并已為此制定了部 分標(biāo)準(zhǔn)（jls6203）；德國(guó)交通部筑路局對(duì)用于橋面的混凝土修補(bǔ)而附加的技術(shù)協(xié)議和規(guī)范 （ztvsib90）特別制定了聚合物改性砂漿（混凝土）供貨的技術(shù)條件和檢驗(yàn)規(guī)范（tlbepcc， tpcc），我國(guó)在這一方面的研究起步較晚，還是近十幾年發(fā)展起來的。1990年在上海舉行 了第6屆國(guó)際聚合物混凝土?xí)h，

介紹了聚合物乳液對(duì)水泥砂漿的改性機(jī)理及聚合物水泥砂漿的應(yīng)用前景。

聚合物水泥砂漿泡劑選擇

對(duì)比了聚合物水泥砂漿和普通砂漿的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量和粘結(jié)性能,并采用bet,xrd,sem對(duì)其微觀機(jī)理進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:聚合物砂漿的抗折、抗壓強(qiáng)度均高于基準(zhǔn)砂漿,抗折強(qiáng)度的提高程度更明顯,且隨著聚灰比的增加,抗折強(qiáng)度逐漸增大,聚灰比為10%砂漿的抗折強(qiáng)度提高70.5%,抗壓強(qiáng)度提高21.1%;聚合物砂漿的彈性模量低于基準(zhǔn)砂漿,且隨著聚灰比的增加呈逐漸降低的趨勢(shì),聚灰比為10%的砂漿比普通砂漿降低26.0%;隨著聚合物摻量的增加,粘結(jié)強(qiáng)度有所增加,聚灰比為10%的砂漿比普通砂漿提高8.9%,但聚灰比超過10%以后增幅較小。微觀分析表明,聚合物的摻入明顯改善水泥砂漿的孔結(jié)構(gòu),形成的柔性網(wǎng)狀膠膜結(jié)構(gòu)有效地改善了水泥石結(jié)構(gòu)與集料的結(jié)合形態(tài),使內(nèi)部結(jié)構(gòu)趨于完善。

為了比較分析土壤聚合物和含有礦物摻合料的水泥砂漿的堿-硅反應(yīng)(asr)問題。參照我國(guó)水工混凝土標(biāo)準(zhǔn)dl/t5151-2001和astmc441-97進(jìn)行了抑制骨料堿活性效能的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:摻加礦物摻合料能夠有效地抑制asr。當(dāng)5%硅粉、20%粉煤灰和40%磨細(xì)礦渣共同摻入砂漿時(shí),90d的膨脹率僅有0.13%,即降低了81.9%。對(duì)加壓擠出的硬化水泥漿體孔溶液進(jìn)行化學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)礦物摻合料的加入降低了孔溶液中鉀、鈉離子和氫氧根離子的濃度,這是減少asr危害的根本原因。土壤聚合物是一種無定形的無機(jī)材料,由偏高嶺土、硅粉在高堿條件下制得。土壤聚合物的堿含量很高,達(dá)到12.1%,但土壤聚合物砂漿沒有產(chǎn)生任何膨脹,其原因是土壤聚合物中沒有充足的游離堿與活性骨料反應(yīng),因此不會(huì)產(chǎn)生危害性asr。

為研究聚合物改性水泥砂漿(pma)的改性機(jī)理,對(duì)pma的抗折抗壓強(qiáng)度、微觀形貌與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著聚合物摻量的增加,pma所需的前期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)天數(shù)減少;pma的抗折強(qiáng)度較普通砂漿有大幅度提高且壓折比降低;且由于聚合物具有成膜和填充效應(yīng),pma內(nèi)部趨向于一種連續(xù)密實(shí)的空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn),對(duì)聚合物改性水泥砂漿作出一定研究,采用氯丁膠乳、聚乙烯醇溶液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液eva三種不同聚合物作為改性劑,分析最佳配比及工藝參數(shù),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)探討力學(xué)性能及改性效果,分析微觀結(jié)構(gòu),探討其改性機(jī)理,給出研究聚合物改性水泥砂漿的一般方法。

對(duì)兩種聚合物水泥粘結(jié)砂漿的力學(xué)性能進(jìn)行研究,試驗(yàn)證明了丁苯和苯丙乳液均具有良好的減水作用,能夠顯著地提高水泥砂漿的抗折強(qiáng)度和粘結(jié)抗折強(qiáng)度,并可大幅度降低抗壓強(qiáng)度和壓折比,是兩種路用性能優(yōu)良的粘結(jié)砂漿聚合物改性劑。