环氧树脂乳液改性水泥砂浆性功能的研究

导读:图4-3不同环氧乳液掺量改性水泥砂浆试件粘结抗折强度,随着环氧树脂乳液掺量的增加,改性水泥砂浆试件的粘结强度都有了显著提升,明显高于基准水泥砂浆,而双掺环氧树脂乳液与粉煤灰的改性水泥砂浆试件的粘结抗折强度较单掺时又有了一定程度,这是由于在环氧乳液掺量适量时,环氧树脂乳液与水泥水化产物通过H键、范德华键之间相互作用,但在环氧树脂乳液掺量过大时,水泥水化产物所占比例降低,乳液固化后其弹性模量低于普

环氧树脂乳液改性水泥砂浆性功能的研究

哈尔滨工业大学本科毕业设计(论文) 76粘结抗折强度 (Mpa)5432024681012聚灰比 (%)

图4-3 不同环氧乳液掺量改性水泥砂浆试件粘结抗折强度

由表4-3及图4-3看出,随着环氧树脂乳液掺量的增加,改性水泥砂浆试件的粘结强度都有了显著提升,明显高于基准水泥砂浆,而双掺环氧树脂乳液与粉煤灰的改性水泥砂浆试件的粘结抗折强度较单掺时又有了一定程度的提高。

在6%聚灰比时,粘结抗折强度出现了峰值,而在聚灰比超过6%时,其粘结抗折强度反而有所降低。这是由于在环氧乳液掺量适量时,环氧树脂乳液与水泥水化产物通过H键、范德华键之间相互作用,使其界面过渡区改善致密,使其粘结性能提高,减少微裂缝产生;但在环氧树脂乳液掺量过大时,聚灰比过大,水泥水化产物所占比例降低,乳液固化后其弹性模量低于普通砂浆,因此其粘结抗折强度反而降低[27]。

4.3改性水泥砂浆试件的抗冻性

本次试验采用快冻法,参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001及《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》GB/T 50082-2009。取第一批试件进行冻融试验,测得其60次冻融循环后其剩余强度如表4-4及图4-4所示。

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哈尔滨工业大学本科毕业设计(论文) 表4-4 60次冻融循环后试件残余强度

聚灰比/% 粉煤灰掺量/% 抗折强度/Mpa 残余抗折强度/% 抗压强度/Mpa 残余抗压强度/%

0 0 7.1 68 43.1 73

3 0 8.1 86 39.4 84

3 10 3.0 30 20.1 39

3 20 2.2 25 16.2 38

6 0 8.5 82 42.5 79

9 0 4.9 70 20.0 75

12 0 4.2 68 16.8 72

88868482 抗折强度 抗压强度残余强度 (%)8078767472706866024681012聚灰比 (%)

图4-4 60次冻融循环后试件残余强度

由表4-4及图4-4看出,在60次冻融循环后,掺入环氧树脂乳液的试件残余的抗折强度及抗压强度都大于基准试件,但加入粉煤灰的强度损失反而比基准试件大。在3%掺量下,改性水泥砂浆的残余强度最高,然后随着环氧树脂乳液掺量的增加,其残余强度均单调递减,但都大于基准配合比试件。而加入粉煤灰后,其抗冻性显著变差,强度损失严重,已经不符合要求。

然后取第二批试件进行特定次数的冻融循环试验,测试其质量损失与相对动弹模变化,所得结果如图4-5与4-6所示。

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哈尔滨工业大学本科毕业设计(论文) 765质量损失 (%)43210-1-10 0% 3% 6% 9% 12% 3-10% 3-20020304050607080冻融循环 (次)

图4-5 冻融循环质量损失

10090相对动弹模 (%)8070605040-10010203040506070 0% 3% 6% 9% 12% 3-10% 3-20?冻融循环 (次)

图4-6 冻融循环相对动弹模变化

由图4-5及图4-6可以看出,双掺环氧树脂乳液与粉煤灰的试件其强度损失和相对动弹模损失均大于基准试件,使其抗冻性变差,在45次冻融循环时便不符合

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哈尔滨工业大学本科毕业设计(论文) 要求。而单掺环氧树脂乳液的试件,抗冻性较基准试件均有了不同程度的提高。其中3%聚灰比下,其抗冻性最佳,经历相同的冻融循环次数后剩余相对动弹模最高,之后随着环氧树脂乳液掺量不断增加,其抗冻性均有不同程度降低,但均好于基准配合比试件。

因此,环氧树脂乳液能提高水泥砂浆的抗冻性。这是因为水性环氧树脂乳液改性砂浆结构致密,内部孔隙大多被聚合物填充,环氧聚合物形成了连续三维网状膜结构。环氧乳液对孔隙的填充还堵塞了内部孔隙与外界的通道,阻碍了内部水分的蒸发与CO2和氯离子渗入。同时聚合物膜的低弹性模量使其具有较大的可变形性,同时其堵塞裂缝时可以有效阻止裂缝的扩展,可以有效降低砂浆在冻融过程中的结构损伤,提升其抗冻性[28]。

4.4 本章小结

经过对改性水泥砂浆试件强度、粘结强度、抗冻性的测试,分析了乳液掺量

对水泥砂浆各项性能的影响,得到了以下结论:环氧树脂乳液能降低水泥砂浆的抗折、抗压强度,但双掺环氧树脂乳液与粉煤灰会使试件早期强度降低,后期强度提高。环氧乳液能使试件粘结强度大幅提高,使其抗冻性提高,但双掺环氧树脂乳液与粉煤灰会使试件抗冻性下降。

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哈尔滨工业大学本科毕业设计(论文) 结 论

本文通过实验,研究了不同掺量下环氧树脂乳液改性水泥砂浆的工作性、强度、粘结性能以及抗冻性。得到以下结论:

(1)环氧树脂乳液具有一定减水效果,改性水泥砂浆的流动性变好,但其引气作用使水泥砂浆密度降低,环氧树脂乳液改性水泥砂浆的凝结时间延长。

(2)环氧乳液会使砂浆的抗折强度与抗压强度先降低,在掺量增大为6%时,砂浆的抗折强度与抗压强度增大出现极大值,之后随着掺量增加,砂浆强度显著降低。

(3)环氧树脂乳液能提升改性水泥砂浆试件的粘结性能。在掺量为6%时,改性水泥砂浆与水泥砂浆的粘结性能提高;但在环氧树脂乳液掺量过大时,其粘结抗折强度反而降低。

(4)环氧树脂乳液能提高水泥砂浆的抗冻性,残余强度高、质量损失小。 (5)在环氧树脂乳液掺量为3%时,粉煤灰掺入后,流动性提高,含气量降低,密度提高。并使其早期强度降低,后期强度提高,粘结性能变好,但抗冻性变差。

由于环氧树脂乳液具有以上优良性能,今后一定会有更好的应用。但由于不同聚合物对水泥砂浆改性情况可能影响不同,因此在选择时要通过前期试验选择合适优良的聚合物进行改性。并且由于环氧树脂乳液对水泥砂浆凝结时间有较大的延迟,因此应该添加其它外加剂缩短其凝结时间,配合生产使用。

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