聚合物機(jī)制砂改性水泥混凝土公路性能研究

楊 彤

西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程學(xué)院（710600）

0 前言

為了降低混凝土的使用成本，施工企業(yè)經(jīng)常會(huì)選擇用機(jī)制砂代替天然砂。機(jī)制砂雖然成本低，但是存在很多問題。其中最重要的問題就是機(jī)制砂與混凝土配合時(shí)，并沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)可以對(duì)照，而且機(jī)制砂的耐磨性較差，降低了公路的使用壽命。加入聚合物可以解決機(jī)制砂耐磨性差的問題，但同時(shí)也會(huì)增加施工的成本，因此文章以如何降低聚合物的使用量為研究的重點(diǎn)，對(duì)添加聚合物后的混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及耐磨性能進(jìn)行研究。

1 試驗(yàn)材料及裝置

1.1 試驗(yàn)材料

主要材料包括水泥、機(jī)制砂、粗集料、聚合物以及消泡劑。

1.2 試驗(yàn)裝置

抗壓試驗(yàn)裝置:微機(jī)控制全自動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)。

抗折試驗(yàn)裝置:電液式抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)。

耐磨試驗(yàn)裝置:TMS-04型混凝土磨耗試驗(yàn)機(jī)。

2 試驗(yàn)方法

2.1 抗壓試驗(yàn)

使用微機(jī)控制全自動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)來完成混凝土的抗壓試驗(yàn)。將配比好的混凝土澆筑成試件后，在標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)24 d，然后將其放在20℃左右的水中浸泡4 d，7 d時(shí)進(jìn)行一次試驗(yàn)，28 d時(shí)再進(jìn)行一次試驗(yàn)，記錄并分析對(duì)比[1]。

2.2 抗折試驗(yàn)

抗折試驗(yàn)是采用電液式抗折抗壓試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行分析測(cè)試。與抗壓試驗(yàn)相同，將配比好的混凝土試件在養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)24 d，然后放到20℃的水里再浸泡4 d，7 d后開始進(jìn)行試驗(yàn)，以0.05～0.08 MPa的加載速率進(jìn)行彎折試驗(yàn)，待到28 d后再進(jìn)行一次試驗(yàn)，并且記錄分析。

2.3 耐磨性試驗(yàn)

水泥混凝土的耐磨試驗(yàn)是通過TMS-04型混凝土磨耗試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行分析檢測(cè)。將配置好的試件放好，初始的質(zhì)量設(shè)定為磨耗30 r之后的質(zhì)量，當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到60 r時(shí)停止，這樣可以有效避免操作誤差，記錄此時(shí)質(zhì)量為最終質(zhì)量。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 聚合物對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響

不同的聚合物對(duì)混凝土的抗壓性有不同的影響。聚灰比增加越高，混凝土抗壓性就越低。因?yàn)榫酆衔锞哂薪档突炷恋乃饔茫诨炷琉B(yǎng)護(hù)的24 d內(nèi)，可以附著在已經(jīng)發(fā)生水化的混凝土四周，形成了一個(gè)隔離保護(hù)層，禁止混凝土繼續(xù)水化。有了隔離層保護(hù)，顆粒之間的摩擦阻力就減小了很多，因此就無法承受較大的應(yīng)力，抗壓強(qiáng)度從而下降。但是養(yǎng)護(hù)的時(shí)間增長(zhǎng)后，試塊的抗壓強(qiáng)度有增強(qiáng)的趨勢(shì)。在對(duì)比不同的聚合物影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，羧基丁苯膠乳液（XSBRL）對(duì)于抗壓強(qiáng)度的影響比丙聚丙烯酸酯乳液（NBS丙乳）對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響小[2]。

3.2 聚合物對(duì)抗折強(qiáng)度的影響

將配比好的混凝土澆筑成長(zhǎng)150 mm、寬150 mm、高600 mm的小梁標(biāo)準(zhǔn)試件，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到不同配比混凝土抗折曲線。結(jié)果表明:聚灰比越高，抗折性能強(qiáng)度越高。羧基丁苯膠乳液（XSBRL）比丙聚丙烯酸酯乳液（NBS丙乳）的作用略高。聚合物均勻分布在混凝土的顆粒縫隙中間，這樣就能避免偏析過程的出現(xiàn)。聚合物的填充可以使混凝土的結(jié)構(gòu)更加致密，避免了混凝土內(nèi)部應(yīng)力集中的問題，不僅增加了填充料的黏度，還提高了抗折強(qiáng)度。

3.3 聚合物對(duì)耐磨性的影響

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著聚灰比的不斷增加，混凝土的磨損量呈下降趨勢(shì)，也就是說，聚合物的添加可以提高混凝土的耐磨性。混凝土的抗壓性強(qiáng)度減少，就一定會(huì)增加混凝土的耐磨性、柔韌性和變形能力。

4 結(jié)語

首先，加入聚合物可以降低混凝土的抗壓性。對(duì)比之下，羧基丁苯膠乳液（XSBRL）對(duì)混凝土抗壓性影響較大。其次，隨著聚灰比的增加，混凝土的抗折性也發(fā)生了改變，聚灰比越高，抗折性越好。有了聚合物的填充，混凝土的黏性增強(qiáng)，內(nèi)部穩(wěn)定性更好，耐磨性也得到了增強(qiáng)。另外，養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土的抗折性、耐磨性、抗壓性越好。