橡胶颗粒对砂浆强度影响的试验研究

2006　N O.1 粉煤灰综合利用
FLY ASH COMPREHENSIVE UTI L IZATION
试验研究
橡胶颗粒对砂浆强度影响的试验研究
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R esearch
on
the
E ffect
of
Rubber
P articles
on
Mortar
Strength
杨　铮,谢友均,龙广成
(中南大学土木建筑学院　长沙　410075)
摘　要:探讨了橡胶颗粒掺量、粒径、及水胶比等对砂浆试样强度的影响规律。

研究结果表明:橡胶颗粒粒径及掺量、橡胶颗粒的掺入方式对砂浆试样的抗折强度和抗压强度有重要影响。

关键词:橡胶粉;水胶比;抗压强度;抗折强度
中图分类号:U214・1+6 文献标识码:B 文章编号:1005-8249(2006)01-0020-02
收稿日期:2005-08-04
将橡胶颗粒取代粗骨料掺入混凝土中改善其性能,国内外专家学者做了一定的研究,研究表明如将橡胶颗粒掺入沥青混凝土中,能够改善沥青混凝土的抗疲劳和防裂性能,将橡胶颗粒应用于铁路混凝土轨枕,可较好地改善轨枕抗冲击性能,延长构件的服役寿命;利用橡胶颗粒的高弹性,可明显改善传统混凝土的韧性,减少其脆性缺点。

橡胶颗粒改性混凝土必将有广阔的应用前景。

然而,目前对于橡胶改性水泥基复合材料的研究还不够深入,对橡胶颗粒改性水泥基复合材料性能的认识还比较肤浅。

而且以往的研究主要是针对尺寸较大的橡胶颗粒,对于橡胶颗粒粒径大小,特别是细小粒径颗粒对水泥基材料力学性能的影响规律的研究报导较少。

本文旨在通过研究橡胶颗粒特性对胶砂强度的影响规律,确定合理的橡胶改型水泥基复合材料的配制技术,为发展具有高延性、防裂水泥基复合材料提供技术基础。

试验主要研究水胶比、橡胶掺量及取代方式、橡胶颗粒粒径等因素对砂浆的影响规律。

1　原材料和试验方法
试验原材料包括:P.O 42.5普通硅酸盐水泥、中
砂(细度模数2.2)、橡胶颗粒(密度0.88g/cm 3,粒径2mm ～4mm 、1.44mm 、0.54mm 、0.27mm 、0.18mm )、100型萘系高效减水剂、自来水。

试验主要考察橡胶颗粒取代水泥和砂子量、橡胶颗粒粒径及砂浆水胶比
等因素对砂浆强度的影响规律。

基准砂浆试样中水泥
与砂子的质量比1∶2.5;橡胶颗粒以体积计。

采用胶砂搅拌机搅拌砂浆混合料,调整减水剂掺量控制砂浆流动度140mm ±5mm 。

用40mm ×40mm ×160mm 不透钢砂浆试模成型试件,1d 拆模,进行标准养护至28d 。

按照水泥胶砂强度检验标准(ISO )测试砂浆力学性能。

2　试验结果与分析
2.1　橡胶颗粒粒径对砂浆抗压、
抗折强度的影响
图1　橡胶颗粒粒径对砂浆强度的影响
图1为橡胶颗粒粒径对砂浆抗折和抗压强度的影
响,其中横坐标上0点代表未掺橡胶颗粒的试样,各试样水胶比为0.45,橡胶颗粒取代砂的体积掺量为11.1%。

由图1可知,胶砂强度随橡胶粒径减小而明显降低。

这因为橡胶颗粒粒径降低时,橡胶颗粒数量明显增多,增加了砂浆体系中的界面相(橡胶颗粒与水泥石之间的界面过渡区),也明显增加了硬化水泥浆的不连续性,从而导致砂浆试样强度降低。

更为详
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试验研究
细的原因有待进一步调查。

2.2　橡胶颗粒掺量(取代砂子)对砂浆强度的影响
图2为试件抗折、抗压强度随橡胶颗粒粒径为0.54mm 等量取代砂量的变化试验结果。

其中固定水胶比为0.34。

由图2可知,随着橡胶颗粒的增加,砂浆抗折、抗压强度逐渐降低。

橡胶颗粒掺量增加到29.5%,抗压强度减小达72.8%,抗折强度减小63%。

单位质量橡胶颗粒掺入后,砂浆抗压、抗折强度下降分别约0.5%/g 和0.4%/g ,抗折强度减小率小于抗压强度减小率。

这是因为橡胶颗粒是一种弹性体材料,弹性模量明显低于硬化水泥石。

橡胶颗粒掺入水泥砂浆试件中,相当于砂浆中引入了高变形组单元。

在压应力作用下,硬化水泥砂浆承担着主要的应力,随着掺量增多,单位面积上砂浆的体积分数明显减少,抗压强度明显下降;但由于橡胶颗粒和硬化水泥石之间存在着粘结力的作用,使得橡胶颗粒改性砂浆抗折强度下降速率明显小于抗压强度下降速率。

图2　橡胶颗粒取代砂量对砂浆强度的影响
2.3　橡胶颗粒取代水泥量对砂浆强度的影响
图3是橡胶颗粒(粒径0.54mm )等量取代水泥量
对砂浆强度的影响试验结果。

由图3可知,随着橡胶颗粒取代水泥量增加,砂浆抗折和抗压强度逐渐减小,砂浆抗折和抗压强度与橡胶颗粒掺量之间存在着近似线性关系。

这与橡胶颗粒取代砂掺量对砂浆强度影响的规律相似,但影响程度明显不同。

这是由于掺入橡胶颗粒,减少了水泥含量,而减少了砂浆中的水化凝胶产物,橡胶颗粒本身没有胶结作用,因此橡胶颗粒取代水泥后,砂浆强度明显下降。

当橡胶颗粒掺量为44%时,单位质量橡胶颗粒掺入砂浆后,引起的抗压强度、抗折强度下降分别约0.74%/g 和0.5%/g 。

与取代砂子相比,橡胶颗粒掺量取代水泥后,砂浆抗折强度和抗压强度的降低幅度要大得多。

图3　橡胶颗粒取代水泥量对砂浆强度的影响
2.4　水胶比对砂浆抗压、抗折强度的影响
图4为不同水胶比条件下,掺入橡胶颗粒(粒径
2mm ～4mm )后的砂浆强度变化试验结果,取代砂的体积掺量为11.1%。

由图4可知,水胶比对基准砂浆及橡胶颗粒改性砂浆强度的影响显著。

随着砂浆试样水胶比降低,基准砂浆和掺橡胶颗粒的砂浆抗折强度、抗压强度逐渐增加,且两种砂浆试样的增长规律相似。

这说明了随着水胶比的降低,砂浆的强度得到了增长。

这是由于降低水灰比,可改善砂浆试件的孔隙结构,降低砂浆试件的空隙率,增强水泥浆与砂子、橡胶颗粒之间的粘结作用,因而提高试样的强度。

同时,由图4可知:在试验讨论的各水胶比条件下,掺入橡胶颗粒后,砂浆强度均存在不同程度的降低。

抗压强度、抗折强度的降低率均在10%～20%之间。

图4　水胶比对基准砂浆和掺橡胶颗粒砂浆强度的影响
3　结 论
随着橡胶颗粒取代砂子体积量的增加,砂浆的抗压强度、抗折强度明显下降,抗压强度下降的趋势大于抗折强度的下降趋势。

与取代砂子相比,橡胶颗粒取代水泥后,砂浆试样强度的降低率明显增大。

随着所掺橡胶颗粒粒径的减小,砂浆抗折、抗压强度的降低率增大。

随着水胶比的降低,基准砂浆试样和掺橡胶颗粒的砂浆试样的强度增长趋势相似。

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