聚合物機制砂改性水泥混凝土公路性能研究

楊 彤

西安鐵路職業技術學院土木工程學院（710600）

0 前言

為了降低混凝土的使用成本，施工企業經常會選擇用機制砂代替天然砂。機制砂雖然成本低，但是存在很多問題。其中最重要的問題就是機制砂與混凝土配合時，并沒有一個標準的參數可以對照，而且機制砂的耐磨性較差，降低了公路的使用壽命。加入聚合物可以解決機制砂耐磨性差的問題，但同時也會增加施工的成本，因此文章以如何降低聚合物的使用量為研究的重點，對添加聚合物后的混凝土的抗壓強度、抗折強度及耐磨性能進行研究。

1 試驗材料及裝置

1.1 試驗材料

主要材料包括水泥、機制砂、粗集料、聚合物以及消泡劑。

1.2 試驗裝置

抗壓試驗裝置:微機控制全自動壓力試驗機。

抗折試驗裝置:電液式抗折抗壓試驗機。

耐磨試驗裝置:TMS-04型混凝土磨耗試驗機。

2 試驗方法

2.1 抗壓試驗

使用微機控制全自動壓力試驗機來完成混凝土的抗壓試驗。將配比好的混凝土澆筑成試件后，在標準的養護室內養護24 d，然后將其放在20℃左右的水中浸泡4 d，7 d時進行一次試驗，28 d時再進行一次試驗，記錄并分析對比[1]。

2.2 抗折試驗

抗折試驗是采用電液式抗折抗壓試驗機對試件進行分析測試。與抗壓試驗相同，將配比好的混凝土試件在養護室養護24 d，然后放到20℃的水里再浸泡4 d，7 d后開始進行試驗，以0.05～0.08 MPa的加載速率進行彎折試驗，待到28 d后再進行一次試驗，并且記錄分析。

2.3 耐磨性試驗

水泥混凝土的耐磨試驗是通過TMS-04型混凝土磨耗試驗機對試件進行分析檢測。將配置好的試件放好，初始的質量設定為磨耗30 r之后的質量，當轉數達到60 r時停止，這樣可以有效避免操作誤差，記錄此時質量為最終質量。

3 試驗結果

3.1 聚合物對抗壓強度的影響

不同的聚合物對混凝土的抗壓性有不同的影響。聚灰比增加越高，混凝土抗壓性就越低。因為聚合物具有降低混凝土的水化作用，在混凝土養護的24 d內，可以附著在已經發生水化的混凝土四周，形成了一個隔離保護層，禁止混凝土繼續水化。有了隔離層保護，顆粒之間的摩擦阻力就減小了很多，因此就無法承受較大的應力，抗壓強度從而下降。但是養護的時間增長后，試塊的抗壓強度有增強的趨勢。在對比不同的聚合物影響時發現，羧基丁苯膠乳液（XSBRL）對于抗壓強度的影響比丙聚丙烯酸酯乳液（NBS丙乳）對抗壓強度的影響小[2]。

3.2 聚合物對抗折強度的影響

將配比好的混凝土澆筑成長150 mm、寬150 mm、高600 mm的小梁標準試件，根據試驗結果得到不同配比混凝土抗折曲線。結果表明:聚灰比越高，抗折性能強度越高。羧基丁苯膠乳液（XSBRL）比丙聚丙烯酸酯乳液（NBS丙乳）的作用略高。聚合物均勻分布在混凝土的顆粒縫隙中間，這樣就能避免偏析過程的出現。聚合物的填充可以使混凝土的結構更加致密，避免了混凝土內部應力集中的問題，不僅增加了填充料的黏度，還提高了抗折強度。

3.3 聚合物對耐磨性的影響

通過試驗發現，隨著聚灰比的不斷增加，混凝土的磨損量呈下降趨勢，也就是說，聚合物的添加可以提高混凝土的耐磨性。混凝土的抗壓性強度減少，就一定會增加混凝土的耐磨性、柔韌性和變形能力。

4 結語

首先，加入聚合物可以降低混凝土的抗壓性。對比之下，羧基丁苯膠乳液（XSBRL）對混凝土抗壓性影響較大。其次，隨著聚灰比的增加，混凝土的抗折性也發生了改變，聚灰比越高，抗折性越好。有了聚合物的填充，混凝土的黏性增強，內部穩定性更好，耐磨性也得到了增強。另外，養護時間越長，混凝土的抗折性、耐磨性、抗壓性越好。