丁苯乳液改性機制砂干混砂漿性能及機理研究

王志儒 尹云廳

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司， 貴州 貴陽 550081)

0 引言

目前，水泥基類建筑材料在道路工程使用中仍占據較大比例，但在其使用中隨之而來的也出現了一些問題，如干縮、水泥水化熱、地基沉降、外界氣溫變化等。作為混凝土中經常添加的比較普通的細集料——天然砂，由于大量開采及其不可再生性，在這種前提下進行現代化建設，天然砂就顯得尤為欠缺。針對這種情況，本文采用機制砂替代天然砂，而多數研究表明[1-2]，在水泥砂漿中加入聚合物乳液，能有效改善其內部結構，提高其粘結性能、抗滲、抗侵蝕、力學性能等，而這些性能的改善程度多數取決于聚合物乳液的摻量。據此，就丁苯乳液摻量對水泥砂漿工作性能、抗折壓強度、粘結性能、抗滲性能的影響進行了系統研究，此外，也對丁苯乳液對水泥砂漿的改性機理進行了探究，以便為深入研究及實際修補工程提供理論基礎和施工依據。

1 試驗

1.1 原材料

本研究所采用機制砂母巖為石炭系灰巖，來源于湖南省永州市東安縣端橋鋪鎮端橋鋪村。根據GB/T14684—2011《建筑用砂》國家標準對機制砂相關指標進行測定。

本研究所用水泥為重慶某公司出廠的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

丁苯乳液由深圳吉田化工有限公司生產，具有良好的粘結性和成膜能力。本試驗所采用的消泡劑為有機硅消泡劑，加入量為水泥用量的0.2%。本試驗采用自來水作為試驗用水。

1.2 配比

表2 砂漿配合比

1.3 方法

成型及養護按《聚合物水泥防水砂漿》（JC/T 984-2005）方法進行攪拌、成型砂漿試塊，并在標準養護箱內養護1d后脫模，然后水中養護7d后再自然養護至28d；密度按JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行測試；力學強度強度按《聚合物改性水泥砂漿試驗規程》（DL/T 5126-2001）進行測試；砂漿試件收縮按JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行測試。

2 結果與討論

2.1 丁苯乳液對砂漿密度的影響

通過試驗丁苯乳液摻量對砂漿密度的影響，丁苯乳液對砂漿密度的影響規律，隨著丁苯乳液聚灰比的增大砂漿的密度呈單調遞減的變化趨勢。從數值上看，在聚灰比為 3%時低，達到最小值 1990kg/m3，聚灰比為 1%時，改性砂漿密度為2020kg/m3，其密度降低幅度達1.5%。

聚合物不同摻量的改性砂漿的力學性能試驗結果如圖所示，可以看出，改性砂漿的抗折強度、折壓比都要比基準砂漿的大、抗壓強度都比基準砂漿要低。抗折強度、抗壓強度基本上都隨齡期的增大呈上升趨勢，其中A-3組降低幅度最大，降低幅度達21%，相反A-3組改性砂漿抗折強度達到最大，升幅達12.5%。

2.2 力學強度

圖2 抗壓強度與聚會比的關系

圖3 抗折強度與聚會比的關系

3 丁苯乳液改性砂漿機理分析

3.1 SEM分析

傳統水化理論將水泥初期水化過程分為五個階段，即誘導前期、誘導期、加速期、減速期、穩定期。保護層理論認為C3S一致溶早期水化產物而形成保護層，然后進入誘導期，待到保護層破裂也就意味著誘導期結束[3]。

（1）機制砂作為骨料摻入水泥后形成剛性骨架，聚合物在漿體中形成一層膜結構包裹在水化產物表面，從而聚合物形成的膜結構在漿體內部相當于有一定自由度的鉸，可以使得骨料剛性骨架具備一定的韌性和彈性，因此聚合物的加入可有效提高砂漿的抗折性能。

（2）由于機械快速攪拌作用，水泥砂漿中往往存在有大量氣泡，這是其固有的缺點，而聚合物本身所具有的表面活性，反而使得氣泡量有增無減，所以消泡劑就顯得至關重要了。水泥的水化產物Ca(OH)2和聚合物也會發生相關反應，并且對Ca(OH)2的形成和晶體形狀也有不同程度的影響，也就隨之影響砂漿的性能[9]。

4 結論

（1）隨著丁苯乳液聚灰比的增大，改性砂漿的密度呈單調遞減的變化趨勢。

（2）改性砂漿的抗折強度、折壓比都要與基準砂漿相比有所提高，而抗壓強度則呈降低趨勢。

（3）聚會比為2%時式樣的28d抗折強度、折壓比、收縮性能分別提高了9%、25%，抗壓強度降低了13%，式樣90d的收縮率降低了12.5%，各項性能較好。