聚合物裹砂改性水泥砂浆的性能研究.doc

聚合物裹砂改性水泥砂浆的性能研究第2卷第4期1999年I2月建筑材料JOURNAlOFBUllDINGMATERIAISVol2.N04Dec,1999文章编号:10079629(I999)04一(308】6_;一聚合物裹砂改性水泥砂浆的性能研究宋俊美,谈慕华.,吴科如(剧济大学裹抖妍亏点实验室,上海200o92)t77.6上摘要:采用一种新的X-艺.即聚夸物襄砂工艺配制丙苯胶乳(AcronaS一400)和丁苯胶乳(Stvr(fanSI)622S)聚合物改性水泥砂装,井时其进行了物理力学性能的测试结果显示,用聚合轴裹砂X-艺配制的水泥砂菜的性能优于相同聚合物掺量下用普通X-艺配制的水泥砂蒙的性能,而且在较低聚合物掺量的条件下能达到较好的力学性能.丁苯胶乳可明显改善新拌水泥砂浆的流动性;丙苯胶乳本身虽无减水作用,但在加入少量改性剂后便能获得与不掺聚合物新拌水泥砂关键词:聚夸物裹砂I艺;中圈分类号:ru528砂浆;丙苯胶乳;漉动度;物理力学性能近年来,聚合物政水泥砂浆PCM(polymermodifiedceIllentmortars)由于具有多种优良性质而引起了人们的J一泛关注.j开始在波特兰水泥混凝土的修补及耐腐蚀和防水涂层等实际工程中应用.但由于聚合物价格远远高f水泷价格,而且用普通工艺配制的水泥砂浆中聚台物的掺量偏高(一般聚合物掺量约占水泥质最的20%),这就导致了因造价昂贵而使其推广应用受到了很大的限制.为了降低聚合物掺量,本研究将分次投料工艺弓人到聚合物改性水泥砂浆的配制中,即在加人水泥之前,预先在建筑黄砂表面包裹层聚合物,这样就可使较少量的聚合物在集科/水泥相界面处发挥最充分的作用,改善集料与水泥水化产物之问的界面粘结,从l面在较低聚合物掺量下获得与较高聚合物掺量F相当甚至更好的结果,使聚台物政性水泥砂浆的力学陲能与单位价格均能满足人们的耍求l原材料实验采用普通硅酸盐水泥.合成橡胶乳液为德国巴斯夫公司生产的丙苯胶乳AcronalS400和f苯胶乳StyrofansD622S,其主要陛能见表I实骑用砂为建筑黄砂,通过桶整级,使其平均粒径为0.9mn1,细度模数为237.消泡剂(牌号1520)由德国巴斯夫公司提供表12种脞乳的典型性质Table1ProlrliesotSARandSBRemulsions2试件制备以灰砂比为1:25,水灰比匀045的普通水泥砂浆作为基准试件,聚合物改性水泥砂浆中聚收稿l:Iq07j6;恬J期.199096:者笱开瀣:【tJ75,.求.凡学碗研11,文涉煦呐砖比聚驻扎技接特等琦打墒比武质丹敏第4期宋俊美等:聚台物裹眇战性水泥砂浆的性能研究309台物胶乳的掺雌干胶固体含罱计算丁革胶乳下胶固体质量为水泥质链的0%,3%.6%,8%,苯胶乳1胶固体质量为水质量的0%.3%,5%,i0%,15%水灰比按新拌砂浆流动度达到基准试件相同流动度(I601ln1)米桶2I抗压及抗弯强度试什尺寸为401-12nl40mm160lIIm,制作方法基本参照GBI7785进行,但分为普通工岂(A)和聚台物襄砂工艺(B)两种.普通工艺的投料顺序为:建筑黄砂与水泥先f拌均匀,加人搅拌用水,再加人聚台物乳液,最后加入各种改性剂裹砂工艺的投料顺序为:先把建筑黄砂放人搅拌锅内,加人聚合物乳液,搅拌均匀后加人水泥,然后加水及各种改性剂新拌水泥砂浆的流动度采用跳桌测定成型后的改1牛水泥砂浆带模在20.CF养护I2d拆模根据文献报道聚台物改陛水挺砂浆的养护制度以干湿结合的养护式效果较好为简便和兼顾胶乳固化起见,率实验采用全千养护至测试龄期2.2吸水-胜试件尺寸为707mm707mm707nlY12,制作方法同上试件带模养护I2d后拆模,然后在20.C空气中干养护至28d龄期,取出肝在80.C下烘干至4h质量差不超过ig,然后称重,放人水池巾提泡(48.005)h,取出,用挤r的湿抹布措干表面水分,称重.23冻融循环试件尺十为40mm40mmi60mm,制作方法同上.试件带模养护i2d后拆模,然后在20.C卒气中于养护至28d龄期,取出受测试块称重,再放人自动冻融循环仪进行50次冻融循环,对照试块继续在20空气中养护24抗渗性试件为上r】直径70mm,下口直径80lInl,高30mm的截头圆锥体,制作方法同上实验方珐参照J(:47492进行3实验结果3i流动性人们一般认为丁苯胶乳有明显的减水作用.本研究表明,尤论采用普通工艺还是裹砂工艺都有此结论事实是当胶乳掺量从0增大到3%后,新拌砂浆流动度明显增大,在保持160mm流动度条件下,水灰比可从045降到038胶乳掺量增大到6%,水灰比降到036;胶乳掺量增大到8%,水灰比降到0.33本实验还表明,丙苯胶乳无减水作用,但在加入各种改性剂后,也可使流动度达到i60mm时的水灰比有所降低表2为不同丙苯胶乳掺量F新拌聚合物改性水泥砂浆达到160mn流动度时的水灰比表2丙苯胺乳改性水泥砂浆的水获比able2Water-cementratioofAcronalS-400modifiedi1111%t巾Ilrtalonstl1%tllaidlt)ofI60mm32力学特性表3和表4为掺加丙苯,-TL和r苯胶乳的水泥砂浆抗压强度与抗弯强度的实验结粜,表中数据为聚合物改胜水泥砂浆强度与相应的对照试件强度的比值310建筑材料第2卷Note:AOrdinarythnlque:f_vmer】)v,rappmtechnique由表3可以看出,丙苯胶乳的加能提高水泥砂浆的抗弯强度,特别是28d抗弯强度,最高增长率达25%.一般说朱,聚合物乳液加入水泥砂浆中会导致抗压强度降低,且掺量越大.降低越多但是,采用裹砂l_艺制备的砂浆,当丙苯胶乳掺量为3%时,其抗压强度高于基准水泥砂浆.表3和表4还表明,几乎所有采用裹砂工岂制备的砂浆的强度(机弯强度和抗压强度)均比相同聚台物掺量下采用普通工岂拌制的砂浆的强受高如表4所示,丁苹胶乳加水泥砂袋后.砂浆的抗弯强度增大,抗压强度随聚合物掺量的增大而呈不同程度的减小,但仍可以看出,用裹砂工艺配制的水泥砂浆的强度略高于相同聚合物掺量F用普通工岂配制的水泥砂浆的强度,但敏果不知而苯胶乳改性水泥砂浆那样明显表4丁苯胺乳改性水泥砂浆的强度比Tmble4SlrengthratiofSBRmodifiedcementmortar图1为两种工艺下丙苯胶乳改性水泥砂浆28d抗压强度的比较.由陵圈可见,采用裹砂工艺配制的水泥砂浆的强度明显高于用普通工艺配制的水泥砂浆的强度,而且往聚合物掺量较低(z/m<l0%)时较勾显着当口2/m=15%时,采用裹砂工艺配制的PCM的抗压强度与普通工艺的相差无几囡此,随着聚合物掺量的增加,裹砂工艺的优越性会相对减弱图2为裹砂工艺下2种胶乳改性水泥砂浆28d抗压强度比较.由图可见,丙苯胶乳改性水泥砂浆的抗压强度明显高于丁苯胶乳改性水泥砂浆的抗压强度(这是由于聚合物乳液率身性能不同所引起的)在用裹砂工艺酉已制的聚台物改性水泥砂浆中,聚合物包裹在黄砂表面,改善了水泥与黄砂的界面粘结,且胶乳固化脱水与水泥水化需水二者相互补偿,形成l较合理的微观结构本实验结果说明,采用这种简单的聚合物裹砂工艺,便有可能在较低的聚台物掺量下使PCM获得较好的物理力学性能.3.3吸水性图3为丙苯胶乳改性水泥砂浆吸水量和吸水量比随聚灰比的变化情况吸水量按下式计算州州1一0式中:吸水量,g;吸水后试件质量,g;ma干燥试件质量,g.幕!拳35抗渗性由以上结果可以看出.本实验所研究的裹砂I二艺的优越性只低聚合物掺量时表现突出.此.取聚灰比为0.3%,5%,10%的试件进行抗渗性实验实验结粜如表5所示表5丙苯胶乳改性水泥砂浆抗港压力值Table5Anti一alerpernationpressureofSARmodifiedmefltmortar由表5町以看山,加八聚合物后.砂浆的抗渗水能力大幅度捉高.抗渗压力随聚台物掺量增大增大但采用裹砂_T:艺和普通工艺配制的改性水泥砂浆的抗渗J卡力差别不太明显4讨论以上结果表明,采用蹇砂:艺时.聚合物掺垃宜拄制在较低的范嗣内.当聚合物掺量较高时.用囊砂工艺与普通工艺配制的PCM,其物理力学性能的差别不走然,裹砂工艺的作用是在砂牲表面包裹层韧性较好的聚合物膜层,这方面可加强砂粒与水泥石的界面粘结.另一方又可提高界面密实度,堵塞砂浆中水分向界面集中的通道,防止水分在迁移过程中向界面集中由于水分迁移的通道被堵塞.其迁移过程变得迂回曲折,从ii改善了砂浆的防水性,抗渗陛及抗冻融性能裹砂工艺的关键是在砂粒与水泥石界面形成一完整的聚台物膜层若假设砂粒均为直径09mm的等走颗粒,则可计算每颗砂牲的体积,表面积以及相当rIg水泥所用25g砂子(即灰砂比为1:25)的砂粒总体积,砂粒数,总表面积.结果如表6所示表6砂粒几何特征的计算able6CatculationsforgeometricpropcrtiofsandGeometricp,llerliTltieparticlcGec.mcricpropertieslor25grI(1l1clelumer【JfsandmT,Ilt,已知胶乳密度为102g/cm,困此,包裹25g砂粒表面(即6410.2mill)并形成厚度为5m聚.物膜所需聚合物的最小体积为320508i1l*11,l相应的聚台物质量为32691810g,所.聚合物与水泥之比为327%计算说刚J.聚灰比为327%时,胶乳可以在黄砂表面形歧皂-为5m的膜,这与乖支试验结果,邺采用3%聚灰比可达到较好物理学性能的结论是相当一致的.似设将丙装胶乳聚台物改性水泥砂浆用作屋面板,水箱游泳池,化粪池,地仓库等防水材料,施工厚度均为101213q;水泥价格为0.4元/kg,聚合物价格为12元/kg,水和黄砂及其它外加剂的成奉忽略不计,则聚台物掺3%,10%和20%时的丙苯胶乳改件水泥砂浆的成本估算见表7由表7町以看出随着聚合物掺量的降低,聚台物改性水泥砂浆的成本人幅度降低当聚台物掺从2J%降到3时,成本将降低7】%,这在_【_程上是非常经济的表7丙苯胶乳改性水泥砂浆成本怙算Tble7c0orS,XRmodifiedcementmortarcthickness10cm4期术俊蓑等:聚台翱裹砂改l咔水泥砂浆的性能研究3l35结论1.用裹砂I艺配制的聚合物改性水泥砂浆的力学性能优于相同聚台物掺量_F用普通工艺配制的聚台物改性水泥砂浆的力学能,其中雨苯胶乳改性水泥砂浆尤为明.2裹砂1:岂对聚台物改性水泥砂浆的作用低聚台物掺量(3%5%)时尤为明显.3用裹砂工艺配制的聚台物改陛水泥砂浆的批冻融性明显优于用普通T艺配制的肇合物改性水泥砂浆,但吸水性和抗渗性无明显变化4丙苯胺乳(AcronaS400)本身无减水作用,但通过掺加少量改性剂便可达到减水效果,从而改善苯脏乳改性水泥砂浆的力学性能参考文献1;TanMuhuaZhangWeng.HuangYii1yuanFhepreparationf】frmvmercenlenmtITlTwithacidicwJlvchlorobutadieneIlsionandthemechanismofitIlmWrlymodificationfA1StaynesI1WPdingr)fLhe5thGanfonPoLymerConcme(1UnitedKingBrihtunnlubnic19872492542瓷1#,陆生,r.科扣攘摹r装腔乳改性水泥砂浆的性能LJ同济大学.1995.23(增刊6065StudyonPCMPreparedbyPolymerPre-wrappingTechniqueSONGmei,TANMuhua,WUKe-ruStateKeyLaboratoryof(kmcreteMaterialsRsearch,TongiUniversity,Shanghai200092,ChinajAbstract:Fhephysicalandmechanicalpropertiesofcementmortarmodifiedbystyreneacrylaterubber(SAR1andstyrenebutadienerubber(SBR)arereportedTwokindsoftechniquesordinarytechnique(A)andpolymerprewrappingtechnique(B).wereusedtopreparethepolymermodifiedeeltlen*nlortar(PCM)samplesitisconcludedfromtheexperimemsthatthemechanicalstrengthofcemelltmortarformedbypolymerprewrappingtechniqueishigherthanthatformedbyordinarytechniqueTheresistanceofanti.freeze.thawofPCMmadehypre-wrappingtechniquewithinalowerpolymercemelHratiolevelist