高吸水性聚合物對水泥砂漿長期收縮性能的影響

文/齊懌、武海龍 凱諾斯(中國) 鋁酸鹽技術有限公司 天津 300457

孫文 北京敬業達新型建筑材料有限公司 北京 100000

王金棟 西卡(中國)有限公司 江蘇蘇州 215121

在現代建筑工程建設中，水泥是比較常用的一種材料，水泥基料的收縮變形情況對于工程質量有著較大的影響。而水泥基料收縮變形主要和干燥說所以及自收縮兩個方面有關。SAP是一種能夠降低水泥基料早起收縮率的物質，近些年來相關研究有很多，如我國孔祥明等通過研究發現吸水SAP可以有效降低高性能水泥混凝土的早期收縮率以及干燥收縮率。但綜合來看，關于SAP對水泥基料早期收縮變形影響規律的研究卻相對較少，本文研究就是為了填補這一空白。

1、材料制備與試驗

1.1 試驗材料的制備

本次研究選用的原料是安徽海螺水泥長生產的P·II52.5R型號硅酸鹽水泥，高吸水性聚合物則選用的是上海禹伊實業有限公司出品的丙烯酸/丙烯酸鈉共聚物。

在制作水泥砂漿的過程中，配合比設計十分重要，本次研究中水泥灰砂比固定為1：3，水灰比固定為0.5。在分別探究SAP粒徑和摻量變化對水泥砂漿收縮性能的影響時，一方面將SAP篩分為三個粒徑范圍，分別是0～70μm，70～106μm，106～160μm。另一方面則設置多個摻量方案，具體以水泥質量作為參照物，分別是水泥質量的0.2%，0.4%以及0.6%。

1.2 水泥砂漿的制備以及試驗

根據預先制定好的配合比分別稱取各類原材料，之后利用膠砂攪拌機將水泥和SAP攪拌均勻，按照GB/T17671～1999《水泥膠砂強度檢測方法（ISO法）》攪拌制備水泥砂漿。之后根據《干混砂漿物理性能試驗方法》的內容將水泥砂漿制作成干縮收縮性能測試用試件，在合理的溫度和濕度下分別進行養護和測試，分別測試SAP粒徑變化以及摻量變化對其干燥收縮性能的影響。之后將水泥砂漿制作成自收縮性能測試用試件，在一定的溫度濕度條件進行養護，分別測試SAP粒徑變化以及摻量變化對其自收縮性能的影響。

2、試驗結果分析討論

2.1 SAP對水泥砂漿長期干燥收縮性能的影響分析

根據試驗結果來看，在不同的濕度條件下，SAP均可以起到降低水泥砂漿干燥收縮率的效果，但濕度的不同則決定著這種影響的具體程度。例如，在40%和60%RH條件下，SAP能夠大幅度的降低水泥砂漿各齡期的干燥收縮率，相較而言，在40%條件下的降幅更大。而在90%RH條件下，SAP能夠起到的效果十分有限。另一方面，SAP摻量的不同對水泥砂漿干燥收縮率產生的影響也存在差異性，綜合來看，當起摻量為水泥質量的0.4%時，起到的改善效果最為顯著。由此可見，摻入SAP可以達到降低水泥砂漿干燥收縮率的目的，一方面濕度越低，發揮的效果也就越好。

在SAP最佳摻量（水泥質量的0.4%）下，SAP粒徑變化對水泥砂漿干燥收縮率也才存在著明顯的影響。結合試驗結果來看，在早齡期，粒徑處于70～160μm范圍內時，SAP使得水泥干燥收縮率降低的幅度最大。而在中后齡期，不同粒徑范圍起到的效果則不會出現較大的差異。由此可見，不同范圍粒徑的SAP對水泥砂漿干燥收縮性能的影響程度并不高。

2.2 SAP對水泥砂漿長期自收縮性能的影響分析

結合不同SAP摻量下以及不同粒徑范圍內水泥砂漿長期自收縮率受到的影響情況來看，SAP確實能夠在一定程度上起到降低水泥砂漿自收縮率的效果。當摻量為水泥質量的0.4%時，其對水泥砂漿收縮性能的改善效果達到最優。另一方面，在早齡期（28天以內），不同粒徑范圍內水泥砂漿的自收縮率的差異性較大，中后齡期時這種差異則不甚明顯。

2.3 SAP改善水泥砂漿長期收縮性能的機理分析

結合試驗結果來看，摻入SAP的水泥砂漿，在各齡期內，其濕度均高出基準砂漿許多，且隨著SAP摻量的增加，二者濕度的之間的差異也在逐步擴大。造成這種現象的主要原因在于SAP具有緩釋水分的效果，在水泥砂漿養護的過程中，它能夠逐步釋放出其所吸附的水分，避免水泥砂漿內部因水分散失出現濕度下降的情況。

此外，SAP對水泥砂漿的孔結構也會產生一定的影響，在摻入0.4%SAP的情況下，水泥砂漿的總孔隙率以及平均孔徑均比基準砂漿高出許多，而孔結構則是水泥砂漿收縮性能的重要影響因素。孔隙率的增大會導致水泥砂漿密度的降低，使其收縮率出現提升。通過提升水泥基料內部含濕量的方式可以有效的降低其收縮率。基于此，SAP可以使水泥砂漿的長期收縮率出現降低的原因就是其能夠在較長的齡期內使水泥砂漿內部保持在高濕度水平下，緩解因水分蒸發形成的毛細孔張力。

而環境濕度越低，SAP對水泥砂漿長期收縮性能改善越顯著的原因則是因為低環境濕度有利于SAP水分緩釋作用的發揮，促進水泥砂漿內部相對濕度的增高，減少毛細孔張力，最終達到改善水泥砂漿收縮性能的效果。而在環境濕度偏高的情況下，SAP水分緩釋作用的發揮將受到較大的影響，使得水泥砂漿內部處于相對濕度較低的條件下，引發毛細孔張力，以至于其改善水泥砂漿收縮性能的效果不夠理想。

結語：

綜上所述，高吸水性聚合物的粒徑范圍以及摻入量對于水泥砂漿干燥收縮性能以及自收縮性能均會產生一定的影響。其中粒徑范圍對水泥砂漿收縮性能的影響主要體現在早齡期，摻入量對水泥砂漿長期收縮性能的影響則存在一個最佳值，即水泥質量的0.4%。