高吸水性聚合物对水泥砂浆长期收缩性能的影响

齐怿

【摘要】本文主要从掺量和粒径范围两个角度，通过试验的方式深入研究了高吸水性聚合物（SAP）对水泥浆长期收缩性能的影响，结合试验结果来看，高吸水性聚合物能够有效的改善水泥砂浆的长期收缩性能，其改善效果随着湿度的降低会不断加强。

【关键词】高吸水性聚合物;水泥砂浆;长期收缩性能

在现代建筑工程建设中，水泥是比较常用的一种材料，水泥基料的收缩变形情况对于工程质量有着较大的影响。而水泥基料收缩变形主要和干燥說所以及自收缩两个方面有关。SAP是一种能够降低水泥基料早起收缩率的物质，近些年来相关研究有很多，如我国孔祥明等通过研究发现吸水SAP可以有效降低高性能水泥混凝土的早期收缩率以及干燥收缩率。但综合来看，关于SAP对水泥基料早期收缩变形影响规律的研究却相对较少，本文研究就是为了填补这一空白。

1、材料制备与试验

1.1试验材料的制备

本次研究选用的原料是安徽海螺水泥长生产的P·II52.5R型号硅酸盐水泥，高吸水性聚合物则选用的是上海禹伊实业有限公司出品的丙烯酸/丙烯酸钠共聚物。

在制作水泥砂浆的过程中，配合比设计十分重要，本次研究中水泥灰砂比固定为1：3，水灰比固定为0.5。在分别探究SAP粒径和掺量变化对水泥砂浆收缩性能的影响时，一方面将SAP筛分为三个粒径范围，分别是0～70μm，70～106μm，106～160μm。另一方面则设置多个掺量方案，具体以水泥质量作为参照物，分别是水泥质量的0.2%，0.4%以及0.6%。

1.2水泥砂浆的制备以及试验

根据预先制定好的配合比分别称取各类原材料，之后利用胶砂搅拌机将水泥和SAP搅拌均匀，按照GB/T17671～1999《水泥胶砂强度检测方法（ISO法）》搅拌制备水泥砂浆。之后根据《干混砂浆物理性能试验方法》的内容将水泥砂浆制作成干缩收缩性能测试用试件，在合理的温度和湿度下分别进行养护和测试，分别测试SAP粒径变化以及掺量变化对其干燥收缩性能的影响。之后将水泥砂浆制作成自收缩性能测试用试件，在一定的温度湿度条件进行养护，分别测试SAP粒径变化以及掺量变化对其自收缩性能的影响。

2、试验结果分析讨论

2.1 SAP对水泥砂浆长期干燥收缩性能的影响分析

根据试验结果来看，在不同的湿度条件下，SAP均可以起到降低水泥砂浆干燥收缩率的效果，但湿度的不同则决定着这种影响的具体程度。例如，在40%和60%RH条件下，SAP能够大幅度的降低水泥砂浆各龄期的干燥收缩率，相较而言，在40%条件下的降幅更大。而在90%RH条件下，SAP能够起到的效果十分有限。另一方面，SAP掺量的不同对水泥砂浆干燥收缩率产生的影响也存在差异性，综合来看，当起掺量为水泥质量的0.4%时，起到的改善效果最为显著。由此可见，掺入SAP可以达到降低水泥砂浆干燥收缩率的目的，一方面湿度越低，发挥的效果也就越好。

在SAP最佳掺量（水泥质量的0.4%）下，SAP粒径变化对水泥砂浆干燥收缩率也才存在着明显的影响。结合试验结果来看，在早龄期，粒径处于70～160μm范围内时，SAP使得水泥干燥收缩率降低的幅度最大。而在中后龄期，不同粒径范围起到的效果则不会出现较大的差异。由此可见，不同范围粒径的SAP对水泥砂浆干燥收缩性能的影响程度并不高。

2.2 SAP对水泥砂浆长期自收缩性能的影响分析

结合不同SAP掺量下以及不同粒径范围内水泥砂浆长期自收缩率受到的影响情况来看，SAP确实能够在一定程度上起到降低水泥砂浆自收缩率的效果。当掺量为水泥质量的0.4%时，其对水泥砂浆收缩性能的改善效果达到最优。另一方面，在早龄期（28天以内），不同粒径范围内水泥砂浆的自收缩率的差异性较大，中后龄期时这种差异则不甚明显。

2.3 SAP改善水泥砂浆长期收缩性能的机理分析

结合试验结果来看，掺入SAP的水泥砂浆，在各龄期内，其湿度均高出基准砂浆许多，且随着SAP掺量的增加，二者湿度的之间的差异也在逐步扩大。造成这种现象的主要原因在于SAP具有缓释水分的效果，在水泥砂浆养护的过程中，它能够逐步释放出其所吸附的水分，避免水泥砂浆内部因水分散失出现湿度下降的情况。

此外，SAP对水泥砂浆的孔结构也会产生一定的影响，在掺入0.4%SAP的情况下，水泥砂浆的总孔隙率以及平均孔径均比基准砂浆高出许多，而孔结构则是水泥砂浆收缩性能的重要影响因素。孔隙率的增大会导致水泥砂浆密度的降低，使其收缩率出现提升。通过提升水泥基料内部含湿量的方式可以有效的降低其收缩率。基于此，SAP可以使水泥砂浆的长期收缩率出现降低的原因就是其能够在较长的龄期内使水泥砂浆内部保持在高湿度水平下，缓解因水分蒸发形成的毛细孔张力。

而环境湿度越低，SAP对水泥砂浆长期收缩性能改善越显著的原因则是因为低环境湿度有利于SAP水分缓释作用的发挥，促进水泥砂浆内部相对湿度的增高，减少毛细孔张力，最终达到改善水泥砂浆收缩性能的效果。而在环境湿度偏高的情况下，SAP水分缓释作用的发挥将受到较大的影响，使得水泥砂浆内部处于相对湿度较低的条件下，引发毛细孔张力，以至于其改善水泥砂浆收缩性能的效果不够理想。

结语：

综上所述，高吸水性聚合物的粒径范围以及掺入量对于水泥砂浆干燥收缩性能以及自收缩性能均会产生一定的影响。其中粒径范围对水泥砂浆收缩性能的影响主要体现在早龄期，掺入量对水泥砂浆长期收缩性能的影响则存在一个最佳值，即水泥质量的0.4%。

参考文献：

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