試述高阻尼聚合物對混凝土性能的影響

曾勇

(重慶建工第七建筑工程有限責任公司,重慶 400039)

試述高阻尼聚合物對混凝土性能的影響

曾勇

(重慶建工第七建筑工程有限責任公司,重慶 400039)

在倡導環保的當下,本文介紹了在混凝土中加入環境友好型材料高阻尼聚合物,通過試驗研究高阻尼聚合物的參入量對混凝土力學性能、耐久性的影響。

高阻尼聚合物 耐久性 力學性能

1 引言

聚合物是指由許多的鏈狀大分子結構所組成的物質,用于混凝土的聚合物形態,可以是聚合物單體、聚合乳液和聚合物粉末,但最常用的是聚合物乳液。聚合物膠乳作為一種環境友好型產品,具有無污染、環保等特點,已經在建筑工程和道路工程中得到了廣泛的應用。

2 原材料

針對前面已有的研究經驗,本文試驗用的聚合物采用的是上海上海高橋巴斯夫產品SD-623。該產品的固體含量為50%,粘度為30～150mPa·s,pH值為7．8～10．0,玻璃化溫度為16℃。

3 試驗狀況

3.1 試驗配合比

3.1.1 聚合物混凝土試配

沒有摻聚合物的混凝土用代號SD00表示,摻入15%(聚合物膠乳質量與膠凝材料總質量的比值)聚合物的混凝土用代號SD15表示。在試配過程中,通過不斷的調整水膠比、外加劑的摻量、膠凝材料的摻量來觀察其施工工作性能、后期強度。通過配合比設計試驗,選取強度以及施工工作性能穩定的配合比為最終確定配合比。以滿足性能穩定,又易于生產的要求。根據試驗要求制定了幾組對比試驗,試驗數據如表1。

3.1.2 聚合物混凝土配合比

混凝土的配合比設計需要考慮到費用、使用功能、目的等要求。本文所設計的聚合物混凝土以及普通混凝土的強度要大于50Mpa,使用上要滿足商品混凝土的要求,即要方便澆注,易于搗實,易于“修飾”,離析和泌水應降至最小。在滿足使用功能、使用目的前提條件下,考慮經濟成本,設計不同的配合比相對費用最為重要,其中材料費是最為核心的部分,一般的材料費中水泥的費用最為昂貴,因此在滿足強度要求的同時盡可能減少水泥用量。本文的配合比設計就是在滿足最小水泥摻量的前提條件下進行的。

通過以上的配合比試驗,將基準聚合物與聚合物混凝土的28天立方體抗壓強度確定在60-70Mpa之間,塌落度控制在230-260mm之間,擴展度要大于550mm,來對比其他的性能。因此最終選定的配合比為表1中的SD00-4,SD15-4,其基準混凝土的配合比為m水泥:m碎石:m砂:m水=1:2．82:2．52:0．36。在后面的試驗中將SD00-4,SD15-4分別簡稱為SD00,SD15。

表1 對比試驗數據

表3 抗折強度測試結果

表4 劈裂抗拉強度

表5 氧離子擴散系數

3.2 力學性能試驗

用于結構的聚合物混凝土,其材料強度及變形特征直接關系到材料的破壞分析與變形計算,是材料的基本力學性能。因此作為結構減振用的聚合物混凝土材料,其力學性能是必須關注的一個重要指標。

3.2.1 立方體抗壓強度試驗

立方體抗壓強度試驗的試塊尺寸為150mm×150mm×150mm,每組3個試塊,以3個試塊的抗壓強度算術平均值作為凝土抗壓強度的結果。如表2所示。

3.2.2 抗折強度試驗

抗折強度試驗采用的試塊尺寸為100mm×100mm×400mm,試驗結果如表3所示。

表6 碳化深度(mm)

3.2.3 劈裂抗拉強度試驗

劈裂抗拉強度采用的試件尺寸同測定抗壓強度的試塊一樣為150mm×150mm×150mm。試驗結果如表4所示。

3.3 耐久性性能試驗

3.3.1 氯離子滲透試驗

以3個試樣的氯離子遷移系數的算術平均值作為該組試件的混凝土氯離子遷移系數。通過測試得到的氯離子擴散系數如表5所示。

通過RCM法對聚合物混凝土與普通混凝土的氯離子滲透快速試驗,可以看出聚合物的加入使得混凝土的抗氯離子滲透性能有較大的提高,SD15較SD00的氯離子擴散系數降低了54%。

3.3.2 碳化試驗

碳化試驗的試件宜采用標準養護,試件在試驗齡期(28天)前1天從標準養護室取出,然后在60℃溫度下烘24h把內部水分烘干。將處理的試件放入碳化箱內。每個試件之間的間距大于50mm,以保持氣體能夠無阻礙的流通,當碳化時間到了3d、7d、14d和28d時,分別取出試件,在壓力機上將將棱柱體試件用劈裂法從一端開始破型,將試件斷面上的殘存粉末清理干凈,隨即滴上濃度為1%的酚酞酒精溶液。約經30s后發生顏色變化,這時測量碳化深度。試驗結果如表6所示。

從上面的試驗結果可以看出,聚合物的加入使得混凝土在28天都沒有出現碳化,而普通混凝土的碳化深度呈線性增長趨勢,在28天時達到了6．8mm。

4 結果及討論

通過設計好的配合比,將普通混凝土和聚合物混凝土的性能進行了比較,分析了聚合物對混凝土的性能變化的發展規律,主要有以下幾條結論:

①摻入聚合物后混凝土抗壓強度的增長速率與基準混凝土大體一致,兩者的強度大體維持在同一個等級。兩者的3天抗壓強度約為28天抗壓強度的0．6倍,聚合物混凝土7天抗壓強度約為28天抗壓強度的0．78倍,基準混凝土7天抗壓強度約為28天抗壓強度的0．80倍。②摻入聚合物后混凝土的3天抗折強度比基準混凝土提高了60%,7天抗折強度提高了50%,28天抗折強度提高了17%。可見聚合物的加入對抗折強度有一定的提高。摻入聚合物后的混凝土早期抗折強度發展較快,比基準混凝土的抗折強度高出許多。③摻入聚合物后混凝土的3天劈裂抗拉強度提搞了4%,7天劈裂抗拉強度提搞了27%,28天劈裂抗拉強度提搞了3%。可見聚合物的加入對劈裂抗拉強度有一定的提高。摻入聚合物后的混凝土早期的劈裂抗拉強度比基準混凝土高很多,特別是第七天左右。④聚合物的加入使得混凝土的抗氯離子滲透性能有較大的提高,在建筑結構特別是海洋建筑結構、水工結構以及化工建筑結構中應用聚合物有利于混凝土整體的抗腐蝕能力的提高,提高混凝土結構中鋼筋的耐銹蝕能力,增強建筑結構的耐久性。⑤聚合物的加入使得混凝土在28天都沒有出現碳化,所以聚合物混凝土具有很好的抗碳化能力,使得混凝土對鋼筋的保護作用更強。

曾勇(1969-),男,重慶人,本科,高級工程師,一級建造師,現任重慶建工第七建筑工程有限責任公司副總工,主要從事施工技術質量管理工作。