白乳膠水泥混凝土路用性能研究

摘要: 在普通混凝土中摻入一定比例的白乳膠, 形成白乳膠聚合物改性水泥混凝土, 其具有優(yōu)良的路用性能。

關(guān)鍵詞: 白乳膠; 聚合物混凝土; 聚灰比; 改性

中圖分類號(hào): U416.216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1002- 4786( 2008) 05- 0094- 03

1 概述

目前施工中應(yīng)用的聚合物混凝土可分為三種類型, 即聚合物膠結(jié)混凝土( PC) 、聚合物浸漬混凝土( PIC) 和聚合物改性混凝土( PMC或PCC) 。因聚合物改性混凝土( PCC) 工藝簡(jiǎn)單, 可操作性強(qiáng),造價(jià)較低, 在實(shí)際工程中應(yīng)用較多。

白乳膠學(xué)名為“聚醋酸乙烯酯乳液”, 是由醋酸乙烯、聚乙烯醇、二丁酯等多種材料聚合而成的高分子乳液, 它的粘結(jié)力強(qiáng)、干燥快、防水性能好,是一種常用的粘合劑。將其按一定比例摻入普通混凝土中, 即形成白乳膠聚合物改性水泥混凝土( PCC) 。與普通混凝土相比, 這種混凝土抗折強(qiáng)度和粘接強(qiáng)度高, 抗?jié)B透、抗冰凍、耐腐蝕等性能較強(qiáng), 抗沖擊韌性高, 是一種廉價(jià)且可廣泛應(yīng)用于路面工程的聚合物混凝土。

2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中, 白乳膠選用揚(yáng)州地產(chǎn)的毅力牌40型產(chǎn)品, 固含量≥40%±2%, 粘度( 22℃) ≥20000MPa·s,pH值為4～6, 粒徑≤0.5μm, 殘存單體≤3%, 干壓縮剪切強(qiáng)度≥10MPa; 水泥采用揚(yáng)州地產(chǎn)“綠揚(yáng)牌”普通硅酸鹽水泥, 標(biāo)號(hào)為42.5R, 視密度為3.1g/cm3, 實(shí)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn); 碎石選用宜興張渚產(chǎn)石灰?guī)r礦料, 顆粒為5mm～31.5mm連續(xù)級(jí)配, 礦料視密度為2.72g/cm3, 經(jīng)沖洗后使用, 含泥量小于0.1%, 壓碎值小于7.5%; 砂采用揚(yáng)州地產(chǎn)M2.3的中砂, 實(shí)測(cè)含泥量小于1%, 有機(jī)物含量不超過0.8%, 視密度為2.65g/cm3。

3 試驗(yàn)配合比

試驗(yàn)采用對(duì)比法進(jìn)行, 基準(zhǔn)組混凝土強(qiáng)度按C30設(shè)計(jì), 設(shè)計(jì)水灰比為0.5, 水泥用量為360kg/m3, 砂率為36%。經(jīng)試拌, 其和易性、保水性等性能符合要求。對(duì)照組在基準(zhǔn)組基礎(chǔ)上, 按不同膠灰比外摻白乳膠, 形成各組配合比如表1所示。

抗折試件采用15cm×15cm×55cm標(biāo)準(zhǔn)抗折試模成型抗折小梁試塊; 抗壓試件采用15cm×15cm×15cm立方體試模成型立方體抗壓試塊; 每種配合比混合料一次成型多組, 供各項(xiàng)試驗(yàn)選用, 試驗(yàn)結(jié)果按規(guī)范規(guī)定取值。

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 試件成型

按試塊成型用量準(zhǔn)確稱取各種材料, 在攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢杈鶆蚝? 裝入試模, 在振動(dòng)臺(tái)上充分振動(dòng)成型。因白乳膠稠度較大, 需先與水充分?jǐn)嚢璩扇橐? 再添加到混合料中, 以保證拌和均勻?；旌狭系墓ぷ餍员憩F(xiàn)如表2所示。

結(jié)果表明, 白乳膠的摻入使混合料的工作性明顯提高, 保水性能加強(qiáng)。

4.2 強(qiáng)度測(cè)定

試件成型后, 一組在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室標(biāo)養(yǎng)28d, 另一組試件標(biāo)養(yǎng)7d后干養(yǎng)21d, 再一組標(biāo)養(yǎng)7d后浸沒于長(zhǎng)流水中21d, 然后測(cè)定其抗壓抗折強(qiáng)度, 測(cè)定結(jié)果見表3。

結(jié)果表明, 白乳膠摻入后, 混凝土的標(biāo)準(zhǔn)抗折強(qiáng)度有較大提高, 最大可提高60%。摻入白乳膠后, 混凝土無(wú)論在干燥狀態(tài)下還是在完全浸水狀態(tài)下, 抗折強(qiáng)度都能繼續(xù)增長(zhǎng)。

4.3 抗?jié)B性能測(cè)定

將標(biāo)養(yǎng)28d的立方體抗壓試塊在烘箱中低溫烘干, 用路面水分滲透儀測(cè)量8h滲水量, 同時(shí)將烘干試塊浸入水中24h測(cè)量其吸水率, 對(duì)比混凝土的吸水性, 試驗(yàn)結(jié)果見表4。

結(jié)果表明, 白乳膠的摻入使混凝土的滲水量降低, 吸水率減少, 致密性和阻水性都有所增加。

4.4 抗凍性能測(cè)定

將標(biāo)養(yǎng)28d的立方體抗壓試塊在烘箱中低溫烘干, 再浸水24h后置于凍融試驗(yàn)儀中, 在- 17℃～5℃條件下凍融循環(huán)75次, 測(cè)量其質(zhì)量損失并測(cè)量其抗壓強(qiáng)度, 對(duì)比其抗凍性, 試驗(yàn)結(jié)果見表5。

結(jié)果表明, 白乳膠的摻入使混凝土的抗凍性能明顯提高, 但當(dāng)聚灰比超過一定值時(shí), 提高效果趨于穩(wěn)定。

4.5 耐腐蝕性能測(cè)定

將標(biāo)養(yǎng)28d的立方體抗壓試塊在烘箱中低溫烘干, 在5%稀鹽酸溶液中浸泡28d, 測(cè)定其強(qiáng)度, 與標(biāo)養(yǎng)28d的試件強(qiáng)度相比, 測(cè)定其抗硫酸鹽浸蝕性能, 試驗(yàn)結(jié)果見表6。

結(jié)果表明, 白乳膠的摻入使混凝土的抗蝕性能有所提高, 摻量越大, 抗蝕能力越強(qiáng)。

4.6 抗折彈性模量測(cè)定

通過對(duì)水泥混凝土的抗折小梁28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件施加靜荷載, 并由靜荷載下小梁的應(yīng)力- 應(yīng)變曲線計(jì)算靜彈性模量, 試驗(yàn)結(jié)果見表7。

試驗(yàn)表明, 白乳膠的摻入使混凝土的抗折彈性模量有所降低, 摻量越大, 模量越小, 表明混凝土的脆性降低, 柔性增加, 變形能力提高。

5 結(jié)論

白乳膠摻入后, 混凝土的抗折強(qiáng)度明顯提高( 最佳聚灰比為4%～6%) , 彈性模量減小, 變形能力增強(qiáng), 水泥混凝土脆性降低, 韌性增加, 其力學(xué)性能明顯提高。這種特性在路面工程中具有較大的意義, 因?yàn)榛炷谅访娴钠茐拇蠖际且颉皦赫邸?極少被“壓碎”, 同時(shí)混凝土抗?jié)B性、抗凍性和耐腐蝕性的增加, 使其耐久性得到加強(qiáng), 因此可減小路面厚度, 延長(zhǎng)使用壽命。

由前文可知, 對(duì)C30級(jí)混凝土, 按5%的聚灰比摻入白乳膠, 其抗折強(qiáng)度可達(dá)7.0MPa, 經(jīng)計(jì)算, 只需20cm的厚度就可滿足重交通路面的要求。目前白乳膠的市場(chǎng)批發(fā)價(jià)為4元/kg左右, 按其5%膠灰比摻入, 每立方米混凝土只需用18kg, 即只需增加70元左右, 而路面厚度的減小和使用壽命的延長(zhǎng),足以補(bǔ)償增加的費(fèi)用。因此該品種聚合物混凝土在路面工程中的應(yīng)用, 具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。