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试述高阻尼聚合物对混凝土性能的影响

2014-12-08曾勇

中国科技纵横 2014年19期
关键词:抗折试块碳化

曾勇

(重庆建工第七建筑工程有限责任公司,重庆 400039)

试述高阻尼聚合物对混凝土性能的影响

曾勇

(重庆建工第七建筑工程有限责任公司,重庆 400039)

在倡导环保的当下,本文介绍了在混凝土中加入环境友好型材料高阻尼聚合物,通过试验研究高阻尼聚合物的参入量对混凝土力学性能、耐久性的影响。

高阻尼聚合物 耐久性 力学性能

1 引言

聚合物是指由许多的链状大分子结构所组成的物质,用于混凝土的聚合物形态,可以是聚合物单体、聚合乳液和聚合物粉末,但最常用的是聚合物乳液。聚合物胶乳作为一种环境友好型产品,具有无污染、环保等特点,已经在建筑工程和道路工程中得到了广泛的应用。

2 原材料

针对前面已有的研究经验,本文试验用的聚合物采用的是上海上海高桥巴斯夫产品SD-623。该产品的固体含量为50%,粘度为30~150mPa·s,pH值为7.8~10.0,玻璃化温度为16℃。

3 试验状况

3.1 试验配合比

3.1.1 聚合物混凝土试配

没有掺聚合物的混凝土用代号SD00表示,掺入15%(聚合物胶乳质量与胶凝材料总质量的比值)聚合物的混凝土用代号SD15表示。在试配过程中,通过不断的调整水胶比、外加剂的掺量、胶凝材料的掺量来观察其施工工作性能、后期强度。通过配合比设计试验,选取强度以及施工工作性能稳定的配合比为最终确定配合比。以满足性能稳定,又易于生产的要求。根据试验要求制定了几组对比试验,试验数据如表1。

3.1.2 聚合物混凝土配合比

混凝土的配合比设计需要考虑到费用、使用功能、目的等要求。本文所设计的聚合物混凝土以及普通混凝土的强度要大于50Mpa,使用上要满足商品混凝土的要求,即要方便浇注,易于捣实,易于“修饰”,离析和泌水应降至最小。在满足使用功能、使用目的前提条件下,考虑经济成本,设计不同的配合比相对费用最为重要,其中材料费是最为核心的部分,一般的材料费中水泥的费用最为昂贵,因此在满足强度要求的同时尽可能减少水泥用量。本文的配合比设计就是在满足最小水泥掺量的前提条件下进行的。

通过以上的配合比试验,将基准聚合物与聚合物混凝土的28天立方体抗压强度确定在60-70Mpa之间,塌落度控制在230-260mm之间,扩展度要大于550mm,来对比其他的性能。因此最终选定的配合比为表1中的SD00-4,SD15-4,其基准混凝土的配合比为m水泥:m碎石:m砂:m水=1:2.82:2.52:0.36。在后面的试验中将SD00-4,SD15-4分别简称为SD00,SD15。

表1 对比试验数据

表3 抗折强度测试结果

表4 劈裂抗拉强度

表5 氧离子扩散系数

3.2 力学性能试验

用于结构的聚合物混凝土,其材料强度及变形特征直接关系到材料的破坏分析与变形计算,是材料的基本力学性能。因此作为结构减振用的聚合物混凝土材料,其力学性能是必须关注的一个重要指标。

3.2.1 立方体抗压强度试验

立方体抗压强度试验的试块尺寸为150mm×150mm×150mm,每组3个试块,以3个试块的抗压强度算术平均值作为凝土抗压强度的结果。如表2所示。

3.2.2 抗折强度试验

抗折强度试验采用的试块尺寸为100mm×100mm×400mm,试验结果如表3所示。

表6 碳化深度(mm)

3.2.3 劈裂抗拉强度试验

劈裂抗拉强度采用的试件尺寸同测定抗压强度的试块一样为150mm×150mm×150mm。试验结果如表4所示。

3.3 耐久性性能试验

3.3.1 氯离子渗透试验

以3个试样的氯离子迁移系数的算术平均值作为该组试件的混凝土氯离子迁移系数。通过测试得到的氯离子扩散系数如表5所示。

通过RCM法对聚合物混凝土与普通混凝土的氯离子渗透快速试验,可以看出聚合物的加入使得混凝土的抗氯离子渗透性能有较大的提高,SD15较SD00的氯离子扩散系数降低了54%。

3.3.2 碳化试验

碳化试验的试件宜采用标准养护,试件在试验龄期(28天)前1天从标准养护室取出,然后在60℃温度下烘24h把内部水分烘干。将处理的试件放入碳化箱内。每个试件之间的间距大于50mm,以保持气体能够无阻碍的流通,当碳化时间到了3d、7d、14d和28d时,分别取出试件,在压力机上将将棱柱体试件用劈裂法从一端开始破型,将试件断面上的残存粉末清理干净,随即滴上浓度为1%的酚酞酒精溶液。约经30s后发生颜色变化,这时测量碳化深度。试验结果如表6所示。

从上面的试验结果可以看出,聚合物的加入使得混凝土在28天都没有出现碳化,而普通混凝土的碳化深度呈线性增长趋势,在28天时达到了6.8mm。

4 结果及讨论

通过设计好的配合比,将普通混凝土和聚合物混凝土的性能进行了比较,分析了聚合物对混凝土的性能变化的发展规律,主要有以下几条结论:

①掺入聚合物后混凝土抗压强度的增长速率与基准混凝土大体一致,两者的强度大体维持在同一个等级。两者的3天抗压强度约为28天抗压强度的0.6倍,聚合物混凝土7天抗压强度约为28天抗压强度的0.78倍,基准混凝土7天抗压强度约为28天抗压强度的0.80倍。②掺入聚合物后混凝土的3天抗折强度比基准混凝土提高了60%,7天抗折强度提高了50%,28天抗折强度提高了17%。可见聚合物的加入对抗折强度有一定的提高。掺入聚合物后的混凝土早期抗折强度发展较快,比基准混凝土的抗折强度高出许多。③掺入聚合物后混凝土的3天劈裂抗拉强度提搞了4%,7天劈裂抗拉强度提搞了27%,28天劈裂抗拉强度提搞了3%。可见聚合物的加入对劈裂抗拉强度有一定的提高。掺入聚合物后的混凝土早期的劈裂抗拉强度比基准混凝土高很多,特别是第七天左右。④聚合物的加入使得混凝土的抗氯离子渗透性能有较大的提高,在建筑结构特别是海洋建筑结构、水工结构以及化工建筑结构中应用聚合物有利于混凝土整体的抗腐蚀能力的提高,提高混凝土结构中钢筋的耐锈蚀能力,增强建筑结构的耐久性。⑤聚合物的加入使得混凝土在28天都没有出现碳化,所以聚合物混凝土具有很好的抗碳化能力,使得混凝土对钢筋的保护作用更强。

曾勇(1969-),男,重庆人,本科,高级工程师,一级建造师,现任重庆建工第七建筑工程有限责任公司副总工,主要从事施工技术质量管理工作。

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