聚乙烯醇對(duì)薄層砌筑砂漿物理力學(xué)性能的影響

王亞洲

河南人邦科技股份有限公司（450002）

加氣混凝土砌塊是一種質(zhì)輕、多孔、保溫隔熱、防火性能好、可釘、可鋸、可刨和具有一定抗震能力的新型建筑材料，相比于普通磚塊，多孔的特性使其具有更大的吸水率和施工工藝要求，普通的砌筑砂漿已經(jīng)不能滿足加氣混凝土砌塊的施工要求，薄層砌筑砂漿主要用于加氣混凝土砌塊的薄層砌筑，灰縫較小，一般3～5 mm，不僅要求具有較好的保水性和抗垂掛能力，而且28 d 抗壓強(qiáng)度和彈性模量不宜過高或過低，應(yīng)與加氣混凝土匹配，并且具有較好的拉伸黏接強(qiáng)度。石明明等[1-2]研究了不同乳膠粉對(duì)薄層砌筑砂漿的失水率影響不大，對(duì)膠漿濕密度和稠度影響較大，對(duì)其抗壓、抗折強(qiáng)度和界面強(qiáng)度影響較大，能顯著提高拉伸黏結(jié)強(qiáng)度，并且摻量越大拉伸黏結(jié)強(qiáng)度越高。李要增等[3]研究的乳膠粉能提高水泥基材料的耐久性和體積穩(wěn)定性，并且合適的摻量能提高修補(bǔ)砂漿的流動(dòng)性。羅樹瓊等[4]加氣混凝土專用抹灰砂漿摻入乳膠粉進(jìn)行改性，具有和易性及保水性好、黏結(jié)強(qiáng)度高、收縮率小等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地解決了傳統(tǒng)抹灰砂漿用于加氣混凝土?xí)r存在的開裂、空鼓甚至脫落等問題。豆鵬飛[5]聚乙烯醇乳膠粉對(duì)水泥漿體的初凝時(shí)間影響較小，會(huì)縮短終凝時(shí)間，隨摻量的增加還會(huì)提高水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。目前又很多可再分散乳膠粉對(duì)水泥漿體的保水性、流動(dòng)性和稠度等方面的施工性及硬化漿體的抗壓抗折強(qiáng)度、拉伸黏結(jié)強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和耐久性的研究，但對(duì)摻入可再分散乳膠粉后的薄層砌筑砂漿的彈性模量研究不多，文章通過對(duì)薄層砌筑砂漿摻入聚乙烯醇樹脂膠粉后，對(duì)其稠度、保水性、28 d 抗壓強(qiáng)度、14 d 拉伸黏結(jié)強(qiáng)度及28 d 彈性模量的物理力學(xué)性能進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

水泥選用天瑞集團(tuán)鄭州水泥有限公司生產(chǎn)的P·O42.5 水泥(下文簡(jiǎn)稱水泥)；細(xì)骨料采用級(jí)配合理，細(xì)度模數(shù)為1.84 的河砂；聚乙烯醇樹脂膠粉采用德國(guó)瓦克化工生產(chǎn)的均聚物膠粉，型號(hào)為2488（下文簡(jiǎn)稱2488），性能如表1 所示；保水劑是由廣州龍湖科技股份有限公司生產(chǎn)的羥丙基甲基纖維素醚，型號(hào)為HPMC20000（下文簡(jiǎn)稱HPMC）；沸石粉為天然沸石巖通過磨細(xì)而，顏色為淺藍(lán)色，粒徑為200～300 目；加氣混凝土砌塊的性能見表2。

表1 2488 的性能指標(biāo)

表2 加氣混凝土的性能指標(biāo)

1.2 配合比

固定灰砂比為36∶64，其中HPMC 摻量為wt0.15%，沸石粉摻量為外摻wt7%，水料比固定為0.2，2488 摻入為外摻，摻量為wt0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.20%、0.25、0.30%。薄層砌筑砂漿配合比見表3。

表3 薄層砌筑砂漿的配合比

1.3 試驗(yàn)方法

空白試驗(yàn)組用水量按照將砂漿稠度控制在70～90 mm，作為空白組試驗(yàn)組、對(duì)照試驗(yàn)組配合比中的水固比，參照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》制備試塊，制備試塊尺寸為70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm，并在塑性階段測(cè)試砂漿稠度、保水率，在砂漿硬化階段測(cè)試其28 d 抗壓強(qiáng)度、14 d 拉伸黏結(jié)強(qiáng)度和28 d 彈性模量。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

由表4 和圖1 可知，薄層砌筑砂漿性能變化為:①由圖1.1 可知，薄層砌筑砂漿的稠度隨選定的2488 摻量范圍內(nèi)的增加，呈現(xiàn)出先增大再減小再增大的趨勢(shì)，在摻量0.05%時(shí)達(dá)到最大；②由圖1.2 可知，薄層砌筑砂漿的保水率隨選定的2488 摻量范圍內(nèi)的增加，呈現(xiàn)出先增大后趨于穩(wěn)定的現(xiàn)象，在摻量0.20%時(shí)開始最大，并趨于穩(wěn)定；③由圖1.3 可知，薄層砌筑砂漿的28 d 抗壓強(qiáng)度隨選定的2488摻量范圍內(nèi)的增加，呈現(xiàn)出先增大后減小的現(xiàn)象，2488 摻量0.2%時(shí)達(dá)到最大，漲幅達(dá)35.40%；④薄層砌筑砂漿的14 d 拉伸黏結(jié)強(qiáng)度隨選定的2488 摻量范圍內(nèi)的增加，呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)現(xiàn)象；⑤薄層砌筑砂漿的28 d 彈性模量隨選定的2488 摻量范圍內(nèi)的增加，呈現(xiàn)出持續(xù)降低現(xiàn)象。

表4 2488 摻量對(duì)薄層砌筑砂漿物理力學(xué)性能的影響

圖1 2488 摻量對(duì)薄層砌筑砂漿性能的影響

從機(jī)理分析中得出:2488 為聚乙烯醇，是聚醋酸乙烯經(jīng)醇解、分離、精致后形成的樹脂粉末[6]，以粉末形式摻入水泥砂中，在加水拌合后，會(huì)再次溶解重新形成乳液并在養(yǎng)護(hù)過程中干燥成膜，此外聚合物具有最低成膜溫度，其也是聚合物形成連續(xù)膜的最低溫度，如果薄層砌筑砂漿水化溫度低于該值，就不能夠成膜，只有在硬化漿體結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)孔、凝膠孔等孔隙中形成均勻連續(xù)的膜，才能夠在有應(yīng)力時(shí)起到架橋作用，以吸收和傳遞應(yīng)力，抑制裂紋的形成和擴(kuò)展，并提高硬化漿體的強(qiáng)度和彈性[7-10]。于敬海、孫靜等[11-12]研究了加氣混凝土的彈性模量為1 000～2 000 MPa，而普通砌筑砂漿的彈性模量往往在3 000 MPa 以上[13]，彈性模量相差越大，膨脹系數(shù)差距越大，收縮越不一致，在溫差變化較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致加氣混凝土與砌筑砂漿接觸面產(chǎn)生裂縫直至脫離。薄層砌筑砂漿隨2488 摻量的增加:①稠度先增加后降低再增加，是因?yàn)閾搅吭?.05%時(shí)樹脂膠粉顆粒如滾珠一樣能提高了漿體的稠度，摻量大于0.05%時(shí)，2488 為外摻，降低了漿體自身的水膠比導(dǎo)致漿體稠度降低，摻量大于0.20%時(shí)，漿體會(huì)因2488 摻量過大而引氣導(dǎo)致稠度增加；②保水率先增加后趨于平穩(wěn)，是因?yàn)榫垡蚁┐紭渲z粉中含有大量的羥基基團(tuán)，加水后聚乙烯醇樹脂膠粉上的親水集團(tuán)會(huì)吸附少量的水，會(huì)輕微提高砂漿的保水性，摻量增加效果就不再顯著；③28 d 抗壓強(qiáng)度先增加后減少，是因?yàn)闈{體硬化干燥后，樹脂膠粉在毛細(xì)孔、凝膠孔等孔隙中成膜，再應(yīng)對(duì)應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，能吸收和傳遞應(yīng)力，抑制裂紋的形成和擴(kuò)展，提高硬化漿體的強(qiáng)度，摻量大于0.2%時(shí)，會(huì)因引氣導(dǎo)致硬化漿體致密性降低，水化產(chǎn)物不能充分填充孔隙，并且會(huì)析出大量的片狀聚合物薄膜包裹水泥表面，抑制水泥水化[10]，表現(xiàn)為28 d 抗壓強(qiáng)度降低；④14 d 拉伸黏結(jié)強(qiáng)度增加，是因?yàn)?488 摻量增加，薄層砌筑與基體界面處不僅樹脂膠粉干燥再分散成膜提高了界面處硬化漿體的致密性，提高有效接觸面積，而且形成的膜也會(huì)和基體表面的顆粒、縫隙產(chǎn)生交互，提高黏接力，此外基材吸收砂漿中水份的同時(shí)也將部分2488 帶入其中，從而提高了砂漿與基材的黏結(jié)強(qiáng)度；⑤28 d 彈性模量降低，是因?yàn)闃渲z粉干燥后，聚合物鏈狀結(jié)構(gòu)充斥再硬化漿體孔隙內(nèi)，在應(yīng)對(duì)應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，膜會(huì)吸收和傳遞應(yīng)力，抑制裂紋的形成和擴(kuò)展，提高力的作用范圍，最終表現(xiàn)為具有一定柔性的剛性材料。

3 結(jié)論

1）2488 摻量對(duì)薄層砌筑砂漿的施工性有較大的影響，嚴(yán)格控制2488 摻量可以得到稠度合適的薄層砌筑砂漿，保障其良好的施工性。

2）在一定的范圍內(nèi)，薄層砌筑砂漿提高2488的摻量可以增加14 d 拉伸黏結(jié)強(qiáng)度、降低28d 彈性模量，在滿足抗壓強(qiáng)度、拉伸黏結(jié)強(qiáng)度與要求的前提下，選擇合適的2488 摻量，保證其彈性模量接近加氣混凝土基體，彈性模量過高會(huì)與加氣混凝土基體收縮不一致而脫落分離，過低會(huì)導(dǎo)致承受荷載時(shí)發(fā)生形變。

3） 薄層砌筑砂漿的抗壓強(qiáng)度2488 摻量在0.2%左右時(shí)達(dá)到最大，在保證需求薄層砌筑砂漿的性能指標(biāo)的前提下，合理的選擇聚乙烯醇膠粉的摻量不僅能得到性能優(yōu)異的材料，還能避免材料的浪費(fèi)。