可分散性乳胶粉对改性超细粉砂浆性能的影响
王荣荣1,2 单俊鸿1 李春2
1.河北工程大学;2.武汉德毅环保新材料有限公司
1 引言
可分散性乳胶粉作为干混砂浆的主要外加剂,其研究日益深入。可分散性乳胶粉是由高分子聚合物乳液经喷雾干燥和后续处理等工序制备而成的粉状热塑性树脂,通常为白色粉末。可分散性乳胶粉在干混砂浆中能够增加内聚力、改善施工性能,被广泛应用。本文主要研究了可分散性乳胶粉对干混砂浆施工性能和力学性能的影响。
2 试验
2.1 原材料
(1)水泥:选用武汉亚鑫有限公司生产的P·O 42.5级的水泥,3d抗压强度为29.4MPa,28d抗压强度为54MPa。
(2)钢渣:钢渣研磨1.5h,通过0.3mm方孔筛,比表面积达到530m2/kg。
(3)机制砂:武汉德毅环保新材料有限公司生产机制砂,细度模数2.6。级配符合GB/T14684—2001《建筑用砂》中Ⅱ区级配的要求。
(4)石灰石:武汉德毅环保新材料有限公司。
(5)奇工外加剂:武汉奇工新材料有限公司K-1206A型号外加剂。
(6)可分散性乳胶粉:大连化工(江苏)有限公司DA-6220型号。
(7)拌合水:自来水。
2.2 试验方法
将粉磨1.5h 的钢渣通过0.3mm 的方孔筛,按照0%、10%、15%、20%、25%的比例掺入石灰石中,粉磨一定时间。由于石灰石活性较低,利用钢渣进行改性,本文所用掺合料即掺加钢渣的改性超细粉,按水泥胶砂试验确定钢渣掺加的最佳比例。配制一定量的砂浆,水泥占11%,改性超细粉占6%,机制砂占83%。根据公司的实际情况,选用奇工外加剂作为复合外加剂,掺量为砂浆总质量的0.6‰,以此为砂浆试验的基准组。砂浆性能试验按照JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。
3 试验结果与分析
3.1 改性超细粉胶砂试验
我国是钢材消耗大国,随着基础设施的迅猛增长,近几年的钢材产量迅速增长,钢材生产过程中会产生大量的钢渣微粉,不仅污染环境还占用土地资源,钢渣的处理刻不容缓。在石灰石粉中掺加钢渣粉加以粉磨,改善石灰石的性能,部分替代水泥,即节约成本,又保护环境。改性超细粉胶砂试验数据如表1所示。
胶砂3d、28d抗折强度随钢渣掺量的增加而提高,掺加25%钢渣抗折强度达到最大;3d、28d抗压强度随钢渣掺量的增加呈先提高后降低的趋势,掺加15%钢渣时,3d抗压强度达到最大,最大值为21.9MPa,活性指数为74.5%,掺加20%钢渣,28d抗压强度最大为38.2MPa,活性指数为70.7%。同时考虑力学性能以及成本核算,选择15%钢渣掺量。
3.2 可分散性乳胶粉对砂浆性能的影响
可分散性乳胶粉(SWF)的掺量分别从1%~4%逐渐递加,每组增加1%(占胶凝材料百分比)。SWF对砂浆施工性能以及力学性能影响较大,针对SWF的加入对砂浆性能的影响进行了试验,水料比为12.5%,实验数据如表2所示。
根据表2中数据可知,新拌砂浆的稠度随着掺量的增加有先增加后减小的趋势,这是因为SWF聚集在水化或者未水化产物表面,减小砂浆中颗粒与颗粒之间的摩擦力,另外SWF表面含有活性物质,能够在砂浆内部引入大量的微小气泡,起到滚珠润滑的作用,增加了砂浆的流动性[2],固定用水量时,增加SWF的用量,会使砂浆内聚力逐渐变大,砂浆变的更加粘稠,降低砂浆的和易性;保水率随着SWF掺量的增加有先增加后减小的趋势,SWF具有保水性,保水率达到一定程度以后,不再随着掺量的增加而增加;随着SWF掺量的增加,砂浆7d、28d立方体抗压强度有先提高后降低的趋势,SWF在新拌砂浆中遇水形成聚合物乳液,在砂浆内部均匀分散。乳液在砂浆水化过程中逐渐失水形成絮凝状薄膜,填补砂浆内部空隙和缺陷,改善砂浆的密实度,同时絮凝状薄膜有“微纤维”的作用,有利于砂浆强度。SWF掺量为2%时,砂浆7d、28d立方体抗压强度达到最大。但是随着SWF掺量的继续增加,SWF的引气作用以及乳化后黏度大的特性,砂浆中的气泡含量增多,且大气泡不易破裂形成有害孔,砂浆抗压有效面积降低,砂浆抗压强度下降;随着SWF掺量的增加14d拉伸粘结强度提高,SWF在新拌砂浆中形成乳液,水泥水化过程中,聚合物乳液颗粒沉积到水化产物和未水化的水泥颗粒
上,随着水泥的水化以及水分的蒸发,逐渐失水凝聚形成薄膜,该薄膜具有较高的变形能力,使水化产物及骨料相互胶结形成互穿网格,填充了水化产物的孔隙,减少了胶凝材料与骨料界面处的微裂纹,从而提高了砂浆的粘结强度。
4 结论
根据已有研究可以得出如下结论:
(1)随着钢渣掺量的增加,胶砂抗折强度有提高的趋势;抗压强度先提高后降低,钢渣掺量为15%时3d抗压强度达到最大值21.9MPa,钢渣掺量为20% 时28d 抗压强度达到最大值38.2MPa;考虑到力学性能以及成本消耗选择15%的钢渣掺量。
(2)随SWF 掺量的增加,稠度先增加后减小,最大值达到98mm;7d、28d抗压强度呈先提高后降低的趋势,SWF掺量为2%时,3d 抗压强度达到最大值7.8MPa,28d 抗压强度达到最大值10.5MPa,一定掺量范围内,SWF有利于砂浆立方体抗压强度;随着SWF掺量的增加,14d拉伸粘结强度不断提高,SWF对拉伸粘结强度是有利的。