聚合物乳液改性水泥砂浆
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1 0197 1107 1107 1116 1121 1151
抗折强度比
5185 4106 4131 3120 5122 4126 4105
DLA 1 DLA 2 DLA 3 DLA 4 D SA 2 D SA 3 D SA 4
SB
SD
由表 3 和表 4 可知: 丁苯胶乳 ( SB、 SD ) 的加入 可提高水泥砂浆抗折强度。 当羧基丁苯 SD 掺加剂 量达 15% 时; 抗折强度提高 50% , 而且抗压强度也 有所提高, 压折比有所降低, 柔性增强; 另外, 随着 SD 剂量的增加, 抗折强度提高的幅度加大, 提高的 范围约为 7%～ 51% 。 ( 2) 弹性模量。 SB 及 SD 乳液改性水泥砂浆的弯拉弹性模量 及动弹性模量测试结果见表 5 所示。 动弹性模量测
315 315 315 315 315 315
110 110 110 110 110 110
SB
DLA 3 DLA 4 D SA 2
SD
D SA 3 D SA 4
注: 削泡剂用有机硅油, 稳定剂选用烷基苯酚环氧乙烷缩合物 (O P - 10) ; 表中稳定剂、 削泡剂剂量为占聚合物固体重量百分比。
CH 3COO H 溶液中浸泡 60 d, 以浸泡后抗压强度
损失 百 分 率 作 为 耐 腐 性 指 标, 测 试 结 果 见 表 7 所示。
表 7 聚合物水泥砂浆耐腐蚀性能
抗压强度 聚合物类型 编号 聚灰比 ( P C )
%
水灰比
(W C )
对比强度
M Pa
Rc
2% HC I
5% H 2SO 4
聚合物类型
编 号
聚灰比
(P C ) %
水灰比 (W C )
抗压强度
R c M Pa Cv %
抗折强度
Rw M Pa Cv %
抗压强度
R c M Pa Cv %
抗折强度
Rw M Pa Cv %
不掺乳液
DLA 1 DLA 2 DLA 3 DLA 4 D SA 2 D SA 3 D SA 4
0 5 10 15 5 10 15
定采用超声波法, 其测试原理见参考文献 [ 1 ], 弯拉 弹性模量测定是在水泥胶砂试验机上, 以控制荷载 的方式加荷, 加荷速率 ( 50±5) N s。 表 5 结果表明: 两种聚合物乳液的加入, 大大降 低了水泥砂浆的弯拉弹性模量, 且随着聚合物乳液 剂量增大, 弯拉弹性模量降低的幅度愈大, 这与用超 声波法测得的动弹性模量结论相一致。 这一结论说 明, 聚合物的掺入使得水泥砂浆的刚性降低, 柔韧性 增加。
表 6 聚合物水泥砂浆耐磨性试验结果
聚合物类型 不掺乳液 编 号 聚灰比 ( P C ) % 水灰比 (W C )
DLA 1 D SA 2 SD D SA 3 D SA 4 0 5 10 15 01500 01373 01313 01303
磨耗前重量 G 1 g
610 11 577 14 541 16 527 18
2000 年 第 7 期 申爱琴等: 聚合物乳液改性水泥砂浆
表 5 聚合物乳液改性水泥砂浆弹性模量测定结果
聚合物种类 不掺乳液 编 号 聚灰比 ( P C ) %
0 5 10 15 5 10 15
— 43 —
水灰比 (W C )
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
固体含量 % 最低成膜温度 ℃ 玻璃化温度 ℃ 粘度 Pa ・ s ≥43
47 12 11 0102 ～ 011 0103
PH 值
表 1 聚合物乳液
产地 习惯名称 简称 主要成分 兰州 上海 丁苯 5050 乳 液 羧基丁苯 乳 液
SB SD
外 观 乳白色液体 带 蓝 光
丁苯橡胶
Fra Baidu bibliotek
10 ～ 13 915
弯拉弹性模量 E w M Pa
30 099 23 571 22 129 19 313 26 662 20 591 16 086
动弹性模量 E d M Pa
28 667 28 060 26 575 26 421 28 704 25 952 25 901
DLA 1 DLA 2
SB
DLA 3 DLA 4 D SA 2
10-
℃) 。 随温度的变化关系见图 1 所示。 由表 8 可知, 聚合物 SD 羧基丁苯和丁苯 5050 乳液掺入, 使水泥砂浆的平均温缩系数有所降低; 当 聚灰比达 10% 以上时, SD 羧基丁苯的掺入, 使水泥 砂浆的平均温缩系数明显降低。 象普通砂浆一样, 改 性水泥砂浆的温缩系数在 0 ℃左右出现峰值, 虽然 乳液掺加剂量不同, 但温缩系数随温度的变化规律 相同。
不掺乳液
DLA 1 DLA 2
0 5 10 15 5 10 15
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
3719 3218 3410 2314 3610 4015 4114
817 818 1716 1417 2118 2214 2112
SB
DLA 3 DLA 4 D SA 2
( 西安公路交通大学 西安市 710064) ( 河南省平顶山市公路总段) ( 河南省洛阳市交通局)
[ 摘要 ] 用两种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性, 通过试验全面分析研究了水泥砂浆力学性能及耐久性改性效
果, 进而对水泥砂浆改性机理进行了分析探讨。 关键词 聚合物 水泥砂浆 改性机理 文献标识码: B
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
2512 1812 1915 1910 2919 2713 3013
510 2212 1311 910 711 514 417
51324 51554 51585 51708 61791 61852 71863
910 518 413 312 617 012 812
减水率 X
1
%
水泥∶砂∶聚合物∶水 ( 重量比)
1∶215∶0∶015
稳定剂 %
消泡剂 %
23133 30100 33133 25133 37133 39133
1∶215∶0105∶01383 1∶215∶0110∶01350 1∶215∶0115∶01333 1∶215∶0105∶01373 1∶215∶0110∶01313 1∶215∶0115∶01303
Rc
5% CH 3COO H
Rc
损失百分率
% 7710 7312 4812 3712 3915 4418 4819
6
损失百分率
% 8115 7811 5112
损失百分率
% 7814 7519 5519 4714 4013 4917 5613
M Pa
M Pa 710 712 1616
M Pa 812 719 1510 1213 2115 2014 1811
SD
D SA 3 D SA 4
注: 表中弯拉弹性模量为 3 个月、 动弹性模量为 28 d 龄期。
( 3) 耐磨性。 水泥砂浆耐磨性实验试样尺寸为 4 cm × 4 cm ×16 cm , 养护至 28 d 后在道瑞式硬度仪上进行磨
耗试验, 流砂速度约为 15 kg h, 磨耗面积 4 cm × 4 cm , 以磨耗后重量损失百分率作为耐磨性能指 标, 测得结果见表 6 所示。
0 5 10 15 5 10 15
水灰比 (W C )
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
7d
28 d
抗压强度比
1 1104 1105 1107 1128 2129 1148
抗折强度比
4173 3127 3150 3132 4141 3198 3186
抗压强度比
1 前言
近年来, 由于公路工程进入了前所未有的大发 展历史时期, 新结构、 新技术、 新的研究领域不断出 现, 对道路建筑材料提出了更新、 更高的要求。 通常 用于砌筑圬工桥涵、 沿线挡土墙和隧道衬砌等的普 通水泥砂浆已不能满足饰面、 修补、 粘接、 防水及防 腐蚀等更高要求, 因此, 出现了聚合物改性水泥砂 浆。 工程中常用来改性的是聚合物胶乳 ( 或称为聚合 物乳液) 。 这些胶乳大多是在水泥砂浆成型时拌入, 在砂浆中交织成网状胶膜, 使得水泥砂浆的柔韧性 增加, 抗折强度提高, 抗压强度降低。 聚合物的加入 可增加水泥净浆基体的抗裂性及抵抗裂纹扩展的能 力。 并且聚合物乳液中大量的表面活性物质增强了 集料表面的湿润, 使集料与基体之间的粘结能力得 到改善, 并使孔隙率降低, 延长结构物的寿命。
商品牌号
SBRL - 44A Styrofan SD 622S
本研究通过两种聚合物乳液对水泥砂浆进行改 性, 根据试验结果对改性效果进行了全面分析研究, 在此基础上对改性机理进行了探讨。
2 原材料 ( 1) 水泥。
实验采用陕西耀县水泥厂生产的秦岭牌 425 号 普通硅酸盐水泥, 密度为 3110 g cm 3 , 其它技术指 标均满足国标要求。 ( 2) 聚合物乳液。 聚合物乳液采用兰州产的丁苯胶乳 ( 简称 SB ) 、 上海产的羧基丁苯乳液 ( 简称 SD ) 。 两种聚合物乳液 性质见表 1 所示。 ( 3) 砂。 采用河砂, 其细度模数为 3118, 属粗砂。
4410 2916 3417 2516 4514 3817 4519
917 312 018 419 213 619 712
71517 71303 81052 81017 81695 91072 111316
713 314 1111 316 511 818 214
SB
SD
表 4 水泥砂浆强度测定结果
聚合物类型 不掺乳液 编 号 聚灰比 ( P C ) %
— 44 —
公 路 2000 年 第 7 期
表 8 改性水泥砂浆温缩系数测定结果 Αt ( ×106
公路 2000 年 7 月 第 7 期 H IGHW A Y J u l12000 N o 17 文章编号: 0451- 0712 ( 2000) 07- 0041- 04
聚合物乳液改性水泥砂浆
申爱琴 李祝龙 龚俊生 张 奇
磨耗后重量 G 2 g
598 14 567 12 533 19 522 19
重量损失 ∃G g
1117 1012 717 419
重量损失百分率 %
1192 1177 1142 0193
( 4) 耐腐蚀性。 将试件 ( 4 cm × 4 cm × 16 cm ) 养护至 28 d 后, 分 别 在 2% HC I 溶 液、5% H 2 SO 4 溶 液 和 5%
4 试验结果分析 ( 1) 抗压强度和抗折强度。
水泥砂浆试件的尺寸为 4 cm × 4 cm × 16 cm ,
在标准条件下养护至 3 d 后再干养至 7 d 和 28 d, 其 抗折强度及抗压强度试验结果见表 3 所示。 强度改 性效果见表 4 所示。
表 3 聚合物改性水泥砂浆强度测定结果
7d 28 d
羧基丁苯 乳白色液体 橡 胶
注: 乳液中固体成份含量约 45% 。
3 实验方案
在配比设计时, 遵循新拌水泥砂浆和易性相同 ( 跳桌实验流动度指标为 140 ± 5 cm ) 的原则, 来确
定聚合物乳液改性水泥砂浆的拌和用水量及其水灰 比和相应的减水率。 两种改性水泥砂浆的配比组成 见表 2 所示。
— 42 —
公 路 2000 年 第 7 期
表 2 聚合物乳液改性水泥砂浆配合比
聚合物类型 不掺乳液
编 号
DLA 1 DLA 2
聚灰比 ( P C ) % 水灰比 (W C )
0 5 10 15 5 10 15 01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
—
2212 2015 2015
—
3814 4914 5015
SD
D SA 3 D SA 4
根据测定结果, SD 622S 羧基丁苯和丁苯 5050 乳液的掺入, 大大降低了水泥砂浆的浸泡后抗压强 度损失百分率, 提高了耐腐蚀性能。 ( 5) 温缩性能。 温缩性能用温度收缩系数表示。对 90 d 龄期的 SD 622 号羧基丁苯和丁苯 5050 乳液改性水泥砂浆 温缩系数进行测定, 测定的温度范围为- 1511 ℃ ～ 1511 ℃, 测定结果见表 8 所示。 温缩系数 Α t (×
抗折强度比
5185 4106 4131 3120 5122 4126 4105
DLA 1 DLA 2 DLA 3 DLA 4 D SA 2 D SA 3 D SA 4
SB
SD
由表 3 和表 4 可知: 丁苯胶乳 ( SB、 SD ) 的加入 可提高水泥砂浆抗折强度。 当羧基丁苯 SD 掺加剂 量达 15% 时; 抗折强度提高 50% , 而且抗压强度也 有所提高, 压折比有所降低, 柔性增强; 另外, 随着 SD 剂量的增加, 抗折强度提高的幅度加大, 提高的 范围约为 7%～ 51% 。 ( 2) 弹性模量。 SB 及 SD 乳液改性水泥砂浆的弯拉弹性模量 及动弹性模量测试结果见表 5 所示。 动弹性模量测
315 315 315 315 315 315
110 110 110 110 110 110
SB
DLA 3 DLA 4 D SA 2
SD
D SA 3 D SA 4
注: 削泡剂用有机硅油, 稳定剂选用烷基苯酚环氧乙烷缩合物 (O P - 10) ; 表中稳定剂、 削泡剂剂量为占聚合物固体重量百分比。
CH 3COO H 溶液中浸泡 60 d, 以浸泡后抗压强度
损失 百 分 率 作 为 耐 腐 性 指 标, 测 试 结 果 见 表 7 所示。
表 7 聚合物水泥砂浆耐腐蚀性能
抗压强度 聚合物类型 编号 聚灰比 ( P C )
%
水灰比
(W C )
对比强度
M Pa
Rc
2% HC I
5% H 2SO 4
聚合物类型
编 号
聚灰比
(P C ) %
水灰比 (W C )
抗压强度
R c M Pa Cv %
抗折强度
Rw M Pa Cv %
抗压强度
R c M Pa Cv %
抗折强度
Rw M Pa Cv %
不掺乳液
DLA 1 DLA 2 DLA 3 DLA 4 D SA 2 D SA 3 D SA 4
0 5 10 15 5 10 15
定采用超声波法, 其测试原理见参考文献 [ 1 ], 弯拉 弹性模量测定是在水泥胶砂试验机上, 以控制荷载 的方式加荷, 加荷速率 ( 50±5) N s。 表 5 结果表明: 两种聚合物乳液的加入, 大大降 低了水泥砂浆的弯拉弹性模量, 且随着聚合物乳液 剂量增大, 弯拉弹性模量降低的幅度愈大, 这与用超 声波法测得的动弹性模量结论相一致。 这一结论说 明, 聚合物的掺入使得水泥砂浆的刚性降低, 柔韧性 增加。
表 6 聚合物水泥砂浆耐磨性试验结果
聚合物类型 不掺乳液 编 号 聚灰比 ( P C ) % 水灰比 (W C )
DLA 1 D SA 2 SD D SA 3 D SA 4 0 5 10 15 01500 01373 01313 01303
磨耗前重量 G 1 g
610 11 577 14 541 16 527 18
2000 年 第 7 期 申爱琴等: 聚合物乳液改性水泥砂浆
表 5 聚合物乳液改性水泥砂浆弹性模量测定结果
聚合物种类 不掺乳液 编 号 聚灰比 ( P C ) %
0 5 10 15 5 10 15
— 43 —
水灰比 (W C )
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
固体含量 % 最低成膜温度 ℃ 玻璃化温度 ℃ 粘度 Pa ・ s ≥43
47 12 11 0102 ～ 011 0103
PH 值
表 1 聚合物乳液
产地 习惯名称 简称 主要成分 兰州 上海 丁苯 5050 乳 液 羧基丁苯 乳 液
SB SD
外 观 乳白色液体 带 蓝 光
丁苯橡胶
Fra Baidu bibliotek
10 ～ 13 915
弯拉弹性模量 E w M Pa
30 099 23 571 22 129 19 313 26 662 20 591 16 086
动弹性模量 E d M Pa
28 667 28 060 26 575 26 421 28 704 25 952 25 901
DLA 1 DLA 2
SB
DLA 3 DLA 4 D SA 2
10-
℃) 。 随温度的变化关系见图 1 所示。 由表 8 可知, 聚合物 SD 羧基丁苯和丁苯 5050 乳液掺入, 使水泥砂浆的平均温缩系数有所降低; 当 聚灰比达 10% 以上时, SD 羧基丁苯的掺入, 使水泥 砂浆的平均温缩系数明显降低。 象普通砂浆一样, 改 性水泥砂浆的温缩系数在 0 ℃左右出现峰值, 虽然 乳液掺加剂量不同, 但温缩系数随温度的变化规律 相同。
不掺乳液
DLA 1 DLA 2
0 5 10 15 5 10 15
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
3719 3218 3410 2314 3610 4015 4114
817 818 1716 1417 2118 2214 2112
SB
DLA 3 DLA 4 D SA 2
( 西安公路交通大学 西安市 710064) ( 河南省平顶山市公路总段) ( 河南省洛阳市交通局)
[ 摘要 ] 用两种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性, 通过试验全面分析研究了水泥砂浆力学性能及耐久性改性效
果, 进而对水泥砂浆改性机理进行了分析探讨。 关键词 聚合物 水泥砂浆 改性机理 文献标识码: B
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
2512 1812 1915 1910 2919 2713 3013
510 2212 1311 910 711 514 417
51324 51554 51585 51708 61791 61852 71863
910 518 413 312 617 012 812
减水率 X
1
%
水泥∶砂∶聚合物∶水 ( 重量比)
1∶215∶0∶015
稳定剂 %
消泡剂 %
23133 30100 33133 25133 37133 39133
1∶215∶0105∶01383 1∶215∶0110∶01350 1∶215∶0115∶01333 1∶215∶0105∶01373 1∶215∶0110∶01313 1∶215∶0115∶01303
Rc
5% CH 3COO H
Rc
损失百分率
% 7710 7312 4812 3712 3915 4418 4819
6
损失百分率
% 8115 7811 5112
损失百分率
% 7814 7519 5519 4714 4013 4917 5613
M Pa
M Pa 710 712 1616
M Pa 812 719 1510 1213 2115 2014 1811
SD
D SA 3 D SA 4
注: 表中弯拉弹性模量为 3 个月、 动弹性模量为 28 d 龄期。
( 3) 耐磨性。 水泥砂浆耐磨性实验试样尺寸为 4 cm × 4 cm ×16 cm , 养护至 28 d 后在道瑞式硬度仪上进行磨
耗试验, 流砂速度约为 15 kg h, 磨耗面积 4 cm × 4 cm , 以磨耗后重量损失百分率作为耐磨性能指 标, 测得结果见表 6 所示。
0 5 10 15 5 10 15
水灰比 (W C )
01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
7d
28 d
抗压强度比
1 1104 1105 1107 1128 2129 1148
抗折强度比
4173 3127 3150 3132 4141 3198 3186
抗压强度比
1 前言
近年来, 由于公路工程进入了前所未有的大发 展历史时期, 新结构、 新技术、 新的研究领域不断出 现, 对道路建筑材料提出了更新、 更高的要求。 通常 用于砌筑圬工桥涵、 沿线挡土墙和隧道衬砌等的普 通水泥砂浆已不能满足饰面、 修补、 粘接、 防水及防 腐蚀等更高要求, 因此, 出现了聚合物改性水泥砂 浆。 工程中常用来改性的是聚合物胶乳 ( 或称为聚合 物乳液) 。 这些胶乳大多是在水泥砂浆成型时拌入, 在砂浆中交织成网状胶膜, 使得水泥砂浆的柔韧性 增加, 抗折强度提高, 抗压强度降低。 聚合物的加入 可增加水泥净浆基体的抗裂性及抵抗裂纹扩展的能 力。 并且聚合物乳液中大量的表面活性物质增强了 集料表面的湿润, 使集料与基体之间的粘结能力得 到改善, 并使孔隙率降低, 延长结构物的寿命。
商品牌号
SBRL - 44A Styrofan SD 622S
本研究通过两种聚合物乳液对水泥砂浆进行改 性, 根据试验结果对改性效果进行了全面分析研究, 在此基础上对改性机理进行了探讨。
2 原材料 ( 1) 水泥。
实验采用陕西耀县水泥厂生产的秦岭牌 425 号 普通硅酸盐水泥, 密度为 3110 g cm 3 , 其它技术指 标均满足国标要求。 ( 2) 聚合物乳液。 聚合物乳液采用兰州产的丁苯胶乳 ( 简称 SB ) 、 上海产的羧基丁苯乳液 ( 简称 SD ) 。 两种聚合物乳液 性质见表 1 所示。 ( 3) 砂。 采用河砂, 其细度模数为 3118, 属粗砂。
4410 2916 3417 2516 4514 3817 4519
917 312 018 419 213 619 712
71517 71303 81052 81017 81695 91072 111316
713 314 1111 316 511 818 214
SB
SD
表 4 水泥砂浆强度测定结果
聚合物类型 不掺乳液 编 号 聚灰比 ( P C ) %
— 44 —
公 路 2000 年 第 7 期
表 8 改性水泥砂浆温缩系数测定结果 Αt ( ×106
公路 2000 年 7 月 第 7 期 H IGHW A Y J u l12000 N o 17 文章编号: 0451- 0712 ( 2000) 07- 0041- 04
聚合物乳液改性水泥砂浆
申爱琴 李祝龙 龚俊生 张 奇
磨耗后重量 G 2 g
598 14 567 12 533 19 522 19
重量损失 ∃G g
1117 1012 717 419
重量损失百分率 %
1192 1177 1142 0193
( 4) 耐腐蚀性。 将试件 ( 4 cm × 4 cm × 16 cm ) 养护至 28 d 后, 分 别 在 2% HC I 溶 液、5% H 2 SO 4 溶 液 和 5%
4 试验结果分析 ( 1) 抗压强度和抗折强度。
水泥砂浆试件的尺寸为 4 cm × 4 cm × 16 cm ,
在标准条件下养护至 3 d 后再干养至 7 d 和 28 d, 其 抗折强度及抗压强度试验结果见表 3 所示。 强度改 性效果见表 4 所示。
表 3 聚合物改性水泥砂浆强度测定结果
7d 28 d
羧基丁苯 乳白色液体 橡 胶
注: 乳液中固体成份含量约 45% 。
3 实验方案
在配比设计时, 遵循新拌水泥砂浆和易性相同 ( 跳桌实验流动度指标为 140 ± 5 cm ) 的原则, 来确
定聚合物乳液改性水泥砂浆的拌和用水量及其水灰 比和相应的减水率。 两种改性水泥砂浆的配比组成 见表 2 所示。
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公 路 2000 年 第 7 期
表 2 聚合物乳液改性水泥砂浆配合比
聚合物类型 不掺乳液
编 号
DLA 1 DLA 2
聚灰比 ( P C ) % 水灰比 (W C )
0 5 10 15 5 10 15 01500 01383 01350 01333 01373 01313 01303
—
2212 2015 2015
—
3814 4914 5015
SD
D SA 3 D SA 4
根据测定结果, SD 622S 羧基丁苯和丁苯 5050 乳液的掺入, 大大降低了水泥砂浆的浸泡后抗压强 度损失百分率, 提高了耐腐蚀性能。 ( 5) 温缩性能。 温缩性能用温度收缩系数表示。对 90 d 龄期的 SD 622 号羧基丁苯和丁苯 5050 乳液改性水泥砂浆 温缩系数进行测定, 测定的温度范围为- 1511 ℃ ～ 1511 ℃, 测定结果见表 8 所示。 温缩系数 Α t (×