admin
1 前言
近年来随着砌筑抹灰干粉商品砂浆的不断推广和特种功能的干粉砂浆的不断出现, 聚合物改性干粉砂浆在我国应用越来越广泛。在我国冬季寒冷的北方地区, 建筑冬季施工技术水平近年来逐渐提高, 北方很多大城市建筑业已经不再“猫冬”。而随着商品干粉砂浆的不断推广应用, 有必要对其抗冻性能进行研究, 为干粉砂浆的冬季施工技术提供一定的参考和技术依据。本文将通过试验研究, 探讨干粉砂浆的抗冻性能以及各组分对其性能的影响。
2 试验
2.1 原材料
( 1) 水泥: 大连小野田水泥有限公司生产的华日牌42.5R 强度等级普通硅酸盐水泥, 物理性能如表1 所示, 化学组成如表2 所示。
( 2) 砂: 细石英砂, 辽宁彰武产, 过筛自配, 细度模数为1.98, 其粒度分布如表3 所示, 含水率为0, 含泥量为0.2%。
( 3) 可再分散乳胶粉: 德国瓦克公司生产的VINNAPASRE5010N, 为醋酸乙烯- 乙烯共聚物, 白色粉状, 易溶于水,成膜物不透明, 并具有一定柔韧性, 标记为A 组分。
( 4) 纤维素醚: 韩国三星化学公司生产的PMC- 40US,白色粉末, 易溶于水, 标记为B 组分。
( 5) 纤维: 德国JRS 公司生产的FD40 木质纤维, 是天然纸浆经过研磨处理而制成的用于砂浆产品的外加剂, 不溶于水, 具有优良的柔韧性、分散性和化学惰性, 标记为C 组分。
( 6) 减水剂: 日本花王化学有限公司生产的Mighty 100萘系高效减水剂, 减水率大于30%, 标记为D 组分。
( 7) 掺合料: 沈阳热电厂生产的Ⅰ级分选粉煤灰, 主要指标如表4 所示。
( 8) 拌和水: 自来水。
2.2 试验方案
2.2.1 试验配合比确定
采用灰砂比为1: 2 的水泥砂浆, 其中粉煤灰等量取代水泥20%, A 组分采用聚灰比为0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10, B 组分掺量为胶凝材料质量的0~1.5%, C 组分掺量为总物料质量的0.1%, D 组分掺量为胶凝材料质量的0.5%。砂浆流动度控制在170±5 mm。试验配合比如表5 所示。
2.2.2 砂浆的制备和养护
按配合比精确配料, 按GB177 进行搅拌, 成型标准养护28 d, 经25 次快速冻融循环后, 参照JC/T547- 2005 标准进行拉拔试验[1]。
3 试验结果与分析
砂浆的抗冻性能是指砂浆在水饱和状态下能经受多次冻融作用而不被破坏, 同时也不显著降低强度的性能。我国北方地区冬季外墙抹灰工程往往在第二年春季发生冻害劣化,这就是砂浆遭受冻融而造成。另外粘结砂浆的强度是随着砂浆中的水泥水化程度而发展的, 而水泥砂浆的水化作用程度与外界温度的高低有很大关系, 温度高会加速水泥的水化作用, 温度低则会延长水泥的水化作用。一般认为影响砂浆的抗冻性能的主要因素有砂浆中的含气量大小、气泡间距系数、水胶比、矿物掺和料种类以及掺量等。
图1～图4 为了试验编号为00～05 的相关数据, 图1 和图2 分别为聚合物改性干粉砂浆25 次冻融循环前后的粘结抗拉强度以及冻融后粘结抗拉强度损失率与A 组分掺量的关系。粘结抗拉强度损失率定义为相对于冻融试验前标准养护条件下粘结抗拉强度值, 进行冻融循环后的砂浆的粘结抗拉强度值降低的百分比。
由图1 可以看出随着掺聚合物A 时的聚灰比不断增大,冻融前后的砂浆粘结抗拉强度均呈现出先逐渐增大而又有所降低的趋势。图2 显示出随着聚灰比的不断增大, 冻融后的砂浆粘结抗拉强度损失率出现逐渐降低的趋势, 参考两图的曲线, 综合考虑力学性能和经济效益我们可以确定掺A 聚灰比为0.06～0.08 时砂浆具有较好的抗冻性[2]。
图3 和图4 分别为聚合物改性干粉砂浆25 次冻融循环前后的粘结抗拉强度以及冻融后粘结抗拉强度损失率与B 组分掺量的关系。由图3 可以看出随着B 组分掺量的增大, 冻融前后的砂浆粘结抗拉强度均呈现出逐渐增大而又略有降低的趋势。图4 显示出随着B 组分的不断增加, 冻融后的砂浆粘结抗拉强度损失率出现逐渐降低的趋势, 参考两图的曲线, 综合考虑力学性能和经济效益, 我们可以确定组分B 掺量为1%时砂浆的抗冻性较好。
4 掺防冻剂的砂浆的试验结果与分析
在新拌砂浆中掺入少量防冻剂能够减轻冬季施工中所造成的冰冻损伤, 为了研究防冻剂对聚合物干粉砂浆的性能影响, 选择辽宁省建设科学研究院生产的LJ118 砂浆无返霜防冻剂, 掺量为胶凝材料的4%。编号为33 的试验配合比采用两种试验方法: ( 1) 模拟冬施环境下施工, 所有试件成型后完全在冰箱内- 10℃条件下养护7 d, 再标准养护28 d。( 2) 聚合物改性干粉砂浆的冻融循环试验。每种试验方法分别进行掺加防冻剂与不掺加防冻剂两种情况下对比试验:
由表6 和表7 可以看出, 掺加防冻剂与不掺加防冻剂对干粉砂浆力学性能有一定影响, 但是影响不大。表8 中显示出聚合物改性的干粉砂浆较普通砂浆具有更好的抗冻性能,经过25 次冻融循环后, 粘结抗拉强度损失率很低, 且其砂浆硬化体外观基本完好。
由此认为, 聚合物改性干粉砂浆具有优良的抗冻性能。这是由于聚合物在干粉砂浆中形成空间网络结构, 加强了集料与水泥石的界面粘结, 使砂浆内部毛细孔变细。从而提高了砂浆的密实度, 堵塞了水分向界面集中的通道, 防止了自由水分的迁移。同时由于水分上升运动的通道被堵塞, 水分迁移的途径变得曲折, 从而提高了砂浆的防水性能。聚合物改性砂浆有较低的吸水率与较高的防水性, 从而使得砂浆具有较高的抗冻性[3]。另外, 当砂浆受到冻融循环的作用时,内部会产生水结冰的膨胀压力, 此时砂浆中的聚合物膜可以缓冲这种膨胀压力, 具有较好的柔韧性, 避免了单纯的刚性砂浆表层因冻融循环而导致的膨胀剥落。模拟冬施环境下的试验中, 刚成型的砂浆试块即放置在- 10 ℃冰箱负温条件下养护, 普通砂浆由于砂浆的表层保水性不好, 砂浆内的水分在砂浆表面形成水膜受冻结冰, 测试的拉拔试件几乎完全靠冰的冻结作用使得其与基层粘结在一起, 而改性砂浆因为含有柔韧性、保水性和增稠性很高的聚合物组分以及木质纤维的作用下, 使薄层砂浆的水分不易在砂浆试件表层冻结而使得砂浆负温条件下也具有良好的强度增长性[4]。
5 结语
综上所述, 掺有聚合物改性的干粉砂浆具有良好的抗冻性能。各种聚合物以及木质纤维、高效减水剂与矿物掺合料的复合使用、合理配比, 能够大大提高砂浆的抗冻耐久性能。在我国北方寒冷地区冬施过程中, 可以选择合适的聚合物改性干粉砂浆产品, 本文为其能够在工程中应用, 提供一定的理论依据和技术指导, 试验内容有待进一步系统进行和完善。
