聚合物水泥砂浆性能试验研究

詹镇峰1, 刘志勇2
( 1. 广州大学工程材料研究所, 广州510610; 2. 东南大学材料科学与工程系, 南京210096)

1 前言
聚合物水泥砂浆是以聚合物作为改性剂的水泥砂浆。由于聚合物具有良好的粘结力和较高的抗拉强度, 使得聚合物水泥砂浆的抗折、抗拉和粘结强度都较普通水泥砂浆有明显提高; 同时聚合物的引入也改善了原有水泥砂浆的微观结构, 砂浆的密实度增强, 表现为抗渗、抗碳化、抗氯离子侵蚀能力的提高。优良的性能使得聚合物水泥砂浆在工程中的应用越来越广泛。然而, 不同的工程特点对聚合物水泥砂浆的性能要求有很大差别, 因此正确选择和使用聚合物乳液或乳胶粉的品种和掺量十分重要。化学工业的快速发展使用作水泥砂浆改性剂的聚合物乳液或乳胶粉日趋商品化和专业化, 这对于更好地适应不同工程的需要无疑起到了促进作用。本试验选用三种聚合物改性剂, 测试每种改性剂在不同掺量下砂浆的各项性能指标, 系统地掌握了聚合物乳液的种类及掺量对砂浆性能的影响规律, 为聚合物乳液在工程中的更好应用提供参考。

2 试验程序
2. 1 原材料
SPC 乳液( SPC 为special polymer for cement 的缩写, 主要成分为丙烯酸酯和EVA) : 乳白色液体,pH 值: 3~ 4, 固含量: 30% , 北京水科所研制;氯丁( CR) 乳液: 双组分( A、B) 液体, 用量比例A:B= 1:1, pH 值: 3~ 5, 固含量A 组分为48%, 电力部华东勘测设计研究院研制;丁苯( SBR) 乳液: 乳白色液体, PH 值: 7~ 8, 固含量: 48%, 广东新会新辉化工厂生产。
水泥: 525# 粤秀牌Ò 型硅酸盐水泥, 广州市珠江水泥厂生产。有关性能如下: 凝结时间: 初凝1h42min, 终凝2h31min, 强度( 抗折/ 抗压) : 7 天7188/ 52. 4MPa, 28 天9. 00/ 60. 3 MPa;
砂: 标准砂;
消泡剂: 有机硅乳液, 市购;
水: 自来水。
2. 2 砂浆配比
乳液掺量( 以含固量计) 按水泥重量分别掺:0%、5%、8 %、10% 、12%、15%, 加水量按砂浆的稠度进行调整, 砂浆的稠度用胶砂扩散度表示, 控制在185~ 195mm 之间, 对于CR、SBR 乳液需加入适量的消泡剂, 详尽配比见表1。
表1 砂浆配比

注: ¹ 以上比例为: 水泥:砂:乳液:水
(4)CR、S BR 乳液需掺入消泡剂, 掺量分别为乳液含固量的0. 0727 ml/ g、0. 06 ml/ g
2. 3 试件成型和养护
按表1 的配比准确称量, 用人工搅拌, 在震动台上震动成型。硬化后拆模, 置于标准养护室养护至7 天, 然后在室内自然干燥条件下养护28 天。
2. 4 砂浆性能的测试
2. 4. 1 抗折、抗压强度
采用40 x 40x 160( mm) 试件, 测试及数据处理参照GB 177- 855水泥胶砂强度检验方法6。
2. 4. 2 抗拉、粘结强度
采用" 80"字模试件, 试件最小断面面积为500mm2, 每组六个试件, 结果中舍去最大值与最小值取其余的四个值的平均值。
2. 4. 3 干缩试验
干缩试件为20 x 20 x 280( mm) 。试件在标准养护室养护至七天, 然后放置于温度为20+- 2 ºc , 湿度为60+- 5% 的养护室分别测试各龄期的长度变化。
2. 4. 4 抗渗试验
在砂浆抗渗仪上使砂浆抗渗试件恒压1. 2MPa持续24h, 然后从试件中间劈开, 量取渗水高度, 结果处理参照SD 105- 825水工混凝土试验规程6 第510113 条[ * 511( 2) - 80] 。
2. 4. 5 抗冲刷试验
抗冲刷试验参照SD 105- 825水工混凝土试验规程6第5. 0. 17 条[ 515- 80] 。抗冲刷试验在冲刷试验机上进行, 试件为外径为259mm, 内径为138mm, 高为60mm 的环形试件, 磨损剂为: 0. 63~1. 25mm 和1. 25~ 2. 5mm 的砂各50g , 水500mL,每试验30min 更换一次磨损剂, 并称试件的重量, 每个试件重复试验三次, 最后根据试件的重量损失来计算该试件的磨损率。
2. 4. 6 吸水率、抗碳化和抗氯离子渗透试验
三种试验的试件尺寸均为40 x 40 x 160( mm) 。吸水率试验是将养护到龄期的试件浸泡于水中, 分别称出各龄期的试件重量, 计算出相应龄期的吸水率; 快速碳化试验是把试件的六个面中的五个面( 留出成型面) 用石蜡密封, 然后将处理后的试件置于CO2压力为( 0. 3 +- 0. 02) MPa、温度为( 20+- 2)ºc 的容器中快速碳化14 天, 用1% 的酚酞酒精溶液测其碳化深度; 对氯离子渗透试验的试件处理与快速碳化试验一样, 处理后的试件先浸泡于水中让其处于饱和状态, 然后浸泡于10% NaCL 溶液28 天, 用色差显示法测得氯离子的渗透深度。