聚合物改性混凝土试验研究.pdf

第4 0卷第 4期 2 0 1 4年 8月 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 25 3 聚合物改性混凝土试验研究 黄 娟 ( 陕西铁路工程职业技术学院， 陕西 渭南7 1 4 0 0 0 ) 摘要： 论述了如何配制出一种满足轨道结构要求的、 粘结性能好 、 抗裂性能好的聚合物改性混凝土。 关键词： 支承层 ； 聚合物改性混凝土； 配合 比； 界面剂； 粘结性能； 抗裂性 中图分类号： T U 5 2 8 4 1 文献标志码： B 文章编号： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 4 ) 0 4 2 5 3 0 3 0 引 言 聚合物改性混凝土与普通混凝 土相 比， 具有更 强的保水性和抗裂性 ， 其韧性 、 粘结强度 、 抗拉强度 和耐久性都有较大提高。由于聚合物改性混凝土有 诸多技术优势 ， 在实 际工程 中被广 泛应用于支承层 缺损、 梁面修补、 底座板或桥梁加固和隧道堵漏等修 补工程中。因此 ， 配制 出一种满足轨道结构要求和 现场施工工艺要求、 粘结性及抗裂性能好的聚合物 改性? 昆 凝土具有非常高的实用价值。 1 配合 比的确定 聚合物改性混凝 土的具体性能指标要求见表 1。 表 1 聚合物改性混凝 土的性 能指标 1 1 主 要技 术路 线 为了达到上述研究 目标 ， 采取下列技术措施 ： 1 ) 通过在混凝土 中加人添加料 ( 包含 聚合物 、 减缩保水组分和增稠组分) ， 提高新旧混凝土的粘 结力 ， 使整个结构在受拉时不从新旧混凝 土的界面 破坏。同时， 添加料还能提高混凝土的韧性 和抗裂 性 。 收稿 日期 ： 2 0 1 4 - 0 2 - 1 2 作者简介 ： 黄娟( 1 9 8 6一) ， 女 ， 助教 ， 主要从 事 土木工程 材料试 验 检测及道路工程方面的研究 。 基金项 目： 陕西铁路工 程职业 技术学 院 2 0 1 4年 科研 基金 资助项 目 ( 2 0 1 4 -2 3 ) E m a i l ： 4 0 71 8 9 8 9 3 q q c o m 2 ) 通过在混凝土中添加纤维 ， 提高混凝土 的抗 冲击性能和抗裂性。 1 2原材料 支承层加高用聚合物改性混凝土的主要原材料 有集料 、 胶凝材料 、 纤维 、 减水剂 、 添加料等。下面 ， 将分别对上述原料进行介绍 。 1 2 1 胶凝材料 采用 P 0 4 2 5水泥和 I 级粉煤灰共 同作为胶 凝材料 ， 其性能满足标准 T B 1 0 4 2 4 -2 0 1 0 ( ( 铁路混凝 土工程施工质量验收标准 的要求。 1 2 2 骨料 聚合物改性混凝土用细骨料采用河砂 ， 区中 砂 ； 粗骨料采用 51 0 m m、 1 02 0 m m的连续级配 碎石 。 1 2 3添加 料 通过试验研究 ， 优选出满足混凝 土功能要求 的 添加料 ， 其组成如图 1所示。 I 添 加 料l l 聚合物 减缩保水 增稠组分 ( 可再分散性乳胶粉) 组分 图 1 添加料 的组成 添加料具有以下功能 ： 1 ) 增加新 拌 昆凝土与支承层 昆 凝 土之间 的粘 结力 ； 2 ) 在水泥水化初期具有一定的保 水作用 ， 提 高 混凝土的抗裂性 ； 3 ) 提高混凝土的变形能力和韧性 ， 防止混凝土 开裂 ； 4 ) 改善混凝土的抗压强度 ， 使其 与支承层混凝 土的抗压强度基本一致。 添加料对混凝土性能 的改善效果如图 2 5所 示 。 从图 2可 以看出， 掺加添加料可以提高水泥砂 浆的粘结 强 度 和折压 比 ( 即韧 性 ) 。粘结 强度 从 2 5 4 四川建筑科学研究 第4 0卷 不掺 推荐掺量 不掺 推荐掺量 图 2 添加料对 粘结强度和折压 比的影响 叠 不掺 推荐掺量 图 3 添加料对保 水性 的影响 图 4添加料对抗裂性的影响 28 0 0 0 26 0 0 0 24 0 O 0 22 0 0 0 20 0 0 0 凰 不掺 推荐掺量 不掺 推荐掺量 图 5 添加料对混凝土力学性能的影响 1 8 7 MP a 提高到 了 2 4 2 MP a ， 折压 比从 0 2 5提高 到了 0 3 1 。从图 3和图 4可看出 ， 掺加添加料可以 提高保水性和抗裂性。不掺添加料的水泥砂浆在 5 d时出现了开裂 ， 而掺加添加料的水泥砂浆在 1 8 d 时还未出现开裂。从 图 5可看 出， 掺加添加料降低 了混凝土的抗压强度及 弹性模量 ， 增大混凝土的变 形能力。 1 2 4减 水 剂 减水剂选用聚羧酸系高性能减水剂 ， 其性能满 足标准 T B 1 0 4 2 4 -2 0 1 0的要求。 1 2 5 纤 维 优选聚丙烯腈纤维 ， 该纤维与水泥基材料相复 合， 可以赋予其高强度 、 高韧性、 高阻裂、 高耐久等优 良特性。其性能满足标准 客运专线桥梁混凝土桥 面防水层暂行技术条件( 科技基 函 2 0 0 5 1 0 1号 ) 的要求。 1 3聚合物改性混凝土配合比 通过室内配合 比试验 和性能试验 ， 确定 了聚合 物改性混凝土的配合 比， 见表 2 。 表 2 聚合 物改性混凝土配合比 ( k g m ) P 粉 水 砂添加料 51 0 mm 1 0 2 0 mllfl纤维 1 6 0 8 5 g 】 6 0 g 7 0 0 5 0 g 4 0 0 7 4 2 1 0 采用表 2配合 比的聚合物改性混凝土的室内性 能试验结果见表 3 。 表3 聚合物改性混凝土性能 序号 项 目 技术指标 试验结果 工 作 性 能 坍 落 譬 0 m 、 里 q 一 o 抗压强度 1 5 2 0 MP a 1 8 5 MP a 2 力学性 能 抗折强度 2 MP a 3 5 MP a 弹性模量 2 3 8 0 0 MP a 抗 拉 粘 结 强 度 3 粘结性能 不从界 面破坏 改性混 凝土破 坏 试验结果证明 ， 采用该配合 比配制而成 的改性 混凝土满足技术标准中对其性能的要求。 2 界 面剂的选择 由于聚合物改性混凝土必须与支承层成为一个 整体 ， 才能满足使用 的要求。因此必须保证整个结 构在受拉时不从两者的界面破坏 ， 聚合物改性混凝 土与支承层混凝土之间粘结必须牢固。这就需要性 能 良好的界面剂 。文献 资料和工程实践表明 ， 好 的 界面剂能显著提高新 旧混凝土 问的粘 结强度 。因 此 ， 开展 了界面剂 的优选工作。 首先 ， 对 国内外知名界面剂厂家进行 了调研 ， 最 后确定了 3种性能较好 的聚合物类界面剂进行对 比 试验。界面剂 Of是乳化环氧类界面剂 ， 界面剂 和 界面剂 是聚合物乳液类界面剂。试验时 ， 基底混 凝土的配方和表面状态保持一致。新浇筑聚合物改 性混凝土配方和状态一致 。混凝土试件养护至 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d龄期时 ， 先将 聚合物改性混凝土表面打磨 平 ， 然后 用钻 芯取样 机将 聚合 物改 性混凝 土 钻成 6 5 0 m m的小 圆柱体 ， 如图 6所示 ， 再粘测头进行拉 拔试验 ， 如图 7所示。 通过拉拔试验得 出3种不同界面剂对粘结强度 的影响， 见表 4 。从表 4可以看 出， 采用界面剂 和 界面剂 的粘结 强度较高 ， 1 4 d时达到 2 1 MP a 、 2 2 MP a ， 且未从界面破坏 ， 全部都是从 聚合物改性 混凝土本体破坏的 ， 如图 8所示 。从侧面观察 ， 采用 界面剂 Of和界面剂 的聚合物改性混凝土已和基底 混凝土连为一个整体。无界面剂和采用界面剂 的 试样大部分都是从界面破坏的 ， 如图 9所示 。 鲫 椰 加 0 *