丁苯乳液改性機(jī)制砂干混砂漿性能及機(jī)理研究

王志儒 尹云廳

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)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(jù)較大比例，但在其使用中隨之而來的也出現(xiàn)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(jīng)常添加的比較普通的細(xì)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(jìn)行現(xiàn)代化建設(shè)，天然砂就顯得尤為欠缺。針對(duì)這種情況，本文采用機(jī)制砂替代天然砂，而多數(shù)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(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高其粘結(jié)性能、抗?jié)B、抗侵蝕、力學(xué)性能等，而這些性能的改善程度多數(shù)取決于聚合物乳液的摻量。據(jù)此，就丁苯乳液摻量對(duì)水泥砂漿工作性能、抗折壓強(qiáng)度、粘結(jié)性能、抗?jié)B性能的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究，此外，也對(duì)丁苯乳液對(duì)水泥砂漿的改性機(jī)理進(jìn)行了探究，以便為深入研究及實(shí)際修補(bǔ)工程提供理論基礎(chǔ)和施工依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

本研究所采用機(jī)制砂母巖為石炭系灰?guī)r，來源于湖南省永州市東安縣端橋鋪鎮(zhèn)端橋鋪村。根據(jù)GB/T14684—2011《建筑用砂》國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)制砂相關(guān)指標(biāo)進(jìn)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(chǎn)，具有良好的粘結(jié)性和成膜能力。本試驗(yàn)所采用的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑，加入量為水泥用量的0.2%。本試驗(yàn)采用自來水作為試驗(yàn)用水。

1.2 配比

表2 砂漿配合比

1.3 方法

成型及養(yǎng)護(hù)按《聚合物水泥防水砂漿》（JC/T 984-2005）方法進(jìn)行攪拌、成型砂漿試塊，并在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)1d后脫模，然后水中養(yǎng)護(hù)7d后再自然養(yǎng)護(hù)至28d；密度按JGJ/T70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測試；力學(xué)強(qiáng)度強(qiáng)度按《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》（DL/T 5126-2001）進(jìn)行測試；砂漿試件收縮按JGJ/T70-2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 丁苯乳液對(duì)砂漿密度的影響

通過試驗(yàn)丁苯乳液摻量對(duì)砂漿密度的影響，丁苯乳液對(duì)砂漿密度的影響規(guī)律，隨著丁苯乳液聚灰比的增大砂漿的密度呈單調(diào)遞減的變化趨勢。從數(shù)值上看，在聚灰比為 3%時(shí)低，達(dá)到最小值 1990kg/m3，聚灰比為 1%時(shí)，改性砂漿密度為2020kg/m3，其密度降低幅度達(dá)1.5%。

聚合物不同摻量的改性砂漿的力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果如圖所示，可以看出，改性砂漿的抗折強(qiáng)度、折壓比都要比基準(zhǔn)砂漿的大、抗壓強(qiáng)度都比基準(zhǔn)砂漿要低。抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)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(dá)21%，相反A-3組改性砂漿抗折強(qiáng)度達(dá)到最大，升幅達(dá)12.5%。

2.2 力學(xué)強(qiáng)度

圖2 抗壓強(qiáng)度與聚會(huì)比的關(guān)系

圖3 抗折強(qiáng)度與聚會(huì)比的關(guān)系

3 丁苯乳液改性砂漿機(jī)理分析

3.1 SEM分析

傳統(tǒng)水化理論將水泥初期水化過程分為五個(gè)階段，即誘導(dǎo)前期、誘導(dǎo)期、加速期、減速期、穩(wěn)定期。保護(hù)層理論認(rèn)為C3S一致溶早期水化產(chǎn)物而形成保護(hù)層，然后進(jìn)入誘導(dǎo)期，待到保護(hù)層破裂也就意味著誘導(dǎo)期結(jié)束[3]。

（1）機(jī)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(jié)構(gòu)包裹在水化產(chǎn)物表面，從而聚合物形成的膜結(jié)構(gòu)在漿體內(nèi)部相當(dāng)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(jī)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(diǎn)，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(guān)重要了。水泥的水化產(chǎn)物Ca(OH)2和聚合物也會(huì)發(fā)生相關(guān)反應(yīng)，并且對(duì)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(jié)論

（1）隨著丁苯乳液聚灰比的增大，改性砂漿的密度呈單調(diào)遞減的變化趨勢。

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

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