改性水泥混凝土研究范文

《福建建材杂志》2014年第八期

1试验方法

实验采用固定的混凝土配合比，在乳液种类和乳液掺量变化的情况下，对混凝土性能的影响。然后再测试弯曲韧性、断裂韧性、冲击韧性，研究乳液对以上性能之间的相关性。利用Instron1394万能伺服仪测试聚合物混凝土的弯曲韧性，弯曲韧性值通过100mm×100mm×400mm试件三分点弯曲实验测得，按照0.5MPa/s的加载速度均匀加载，得到荷载挠度曲线，记录试件的荷载和挠度数据，通过对曲线的积分得到韧性指数【2】。断裂韧性实验采用100mm×100mm×400mm的混凝土试件，中部切40mm的切口，养护至28天，试验在微机控制电液伺服万能试验机上进行,试验采用位移控制加载,加载速度为l00N/s。本抗冲击试验采用美国混凝土学会（ACI）544委员会推荐的“落重法”进行。为了更加真实地反映出PCC材料的冲击韧性和提高试验的效率，在底座制作一个空心的钢制圆环，如图2～3所示。钢制圆环内径为100mm，厚度为5mm。试验采用直径150mm厚度64mm的圆饼试件进行测试，每组测试3个试件。

2实验结果分析

2.1乳液种类对聚合物改性水泥混凝土强度性能的影响本节主要以抗压强度、抗折强度、折压比为技术指标研究了聚合物乳液种类、用量对水泥基材料力学性能的影响。本实验选用了StyrofanD623丁苯乳液、AcronalPS608苯丙乳液、S400丙烯酸乳液，在固定配合比参数不变的情况下，测试了不同聚合物改性水泥混凝土的7d、28抗压、抗折强度【3】，试验结果如表4所示。为研究聚合物乳液种类、用量对混凝土力学性能的影响，试验中水泥用量为350kg/m3，水灰比固定为0.32。通过对SD623、PS608、S400对水泥基材料相关物理化学性能影响的研究发现：SD623能在一定程度上较好地提高混凝土的力学性能，因此可以优选SD623作为改性混凝土所用乳液。

2.2聚合物乳液掺量对聚合物改性水泥混凝土强度性能的影响本实验配合比采用水泥用水量为350kg/m3，水灰比为0.32,集料0～2.36mm的用量为626kg/m3，4.75～9.5mm用量为835kg/m3，2.36～4.75mm用量为626kg/m3。由表5、图1和图2可以看到随着丁苯乳液掺量的提高，无论是7d还是28d，PCC的抗折强度先增加后减小，在乳液掺量为15%的时候出现最大值，而抗压强度随着乳液掺量的提高而逐渐降低，可见适当的掺加聚合物乳液对混凝土抗折强度存在一定的改善作用【4】。由于乳液的掺入，乳液纳米级的颗粒能够填补界面过渡区空隙【5】，并且成膜后利于界面的粘结力发展，从而宏观上表现为混凝土抗折强度性能一定程度的提高。

2.3水泥混凝土弯曲韧性-断裂韧性-冲击韧性之间的关系研究

2.3.1弯曲韧性-冲击韧性之间关系研究由实验结果得出，不同乳液掺量PCC断裂韧度、28d弯曲韧性和冲击次数与冲击韧性数据，如表6、表7、表8所示，显示不同乳液掺量下PCC的平均冲击韧性值，其中乳液掺量分别为0、15%、30%、45%、60%，通过拟合得到如图所示的线性关系式，相关系数【6】为0.95，可见在乳液掺量≤60%的条件下，随着乳液掺量由0逐渐增加，PCC弯曲韧性增加，抗冲击性能也得到增强，并且两者成正比例的线性关系。

2.3.2断裂韧性-冲击韧性之间关系研究由图4断裂韧性与冲击韧性之间的关系图可得到，两者存在明显的线性数学关系，冲击韧性随着断裂韧性的增加而下降。两种指标易以在理论上取得相关关系式，并且冲击韧性为动态实验，断裂韧性为准静态实验，实验所得到的数据相对准确。但是两者理论基础不同，但是作用机理是有一定的联系。

2.3.3弯曲韧性-断裂韧性之间关系研究由图5弯曲韧性与断裂韧度之间的关系图可得到，两者并不存在单纯的线性关系，两种指标难以在理论上取得相关关系式，断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力，而弯曲韧性是指材料抵抗弯曲变形的能力，尽管都与材料的“韧性”有关，但是两者表征材料不同的性质。

3结论

（1）丁苯乳液相对于苯丙乳液、丙烯酸乳液具有对混凝土更好的改性效果。随着丁苯乳液掺量由0增加至60%，其抗折强度值呈现先增大后减小变化，在乳液掺量为15%的条件下呈现最大值，而抗压强度随着乳液掺量的增加而降低。（2）丁苯乳液对PCC的弯曲韧性提高作用较为显著。乳液掺量越高，PCC的弯曲韧性也相对提高。（3）在乳液掺量≤60%的条件下，随着乳液掺量由0逐渐增加，PCC弯曲韧性增加，抗冲击性能也得到增强，并且两者成正比例的线性关系。冲击韧性随着断裂韧性的增加而下降，成反比关系。

作者：容豪单位：科之杰新材料集团有限公司