白乳胶水泥混凝土路用性能研究

摘要: 在普通混凝土中掺入一定比例的白乳胶, 形成白乳胶聚合物改性水泥混凝土, 其具有优良的路用性能。

关键词: 白乳胶; 聚合物混凝土; 聚灰比; 改性

中图分类号: U416.216 文献标识码: A 文章编号: 1002- 4786( 2008) 05- 0094- 03

1 概述

目前施工中应用的聚合物混凝土可分为三种类型, 即聚合物胶结混凝土( PC) 、聚合物浸渍混凝土( PIC) 和聚合物改性混凝土( PMC或PCC) 。因聚合物改性混凝土( PCC) 工艺简单, 可操作性强,造价较低, 在实际工程中应用较多。

白乳胶学名为“聚醋酸乙烯酯乳液”, 是由醋酸乙烯、聚乙烯醇、二丁酯等多种材料聚合而成的高分子乳液, 它的粘结力强、干燥快、防水性能好,是一种常用的粘合剂。将其按一定比例掺入普通混凝土中, 即形成白乳胶聚合物改性水泥混凝土( PCC) 。与普通混凝土相比, 这种混凝土抗折强度和粘接强度高, 抗渗透、抗冰冻、耐腐蚀等性能较强, 抗冲击韧性高, 是一种廉价且可广泛应用于路面工程的聚合物混凝土。

2 试验材料

试验中, 白乳胶选用扬州地产的毅力牌40型产品, 固含量≥40%±2%, 粘度( 22℃) ≥20000MPa·s,pH值为4～6, 粒径≤0.5μm, 残存单体≤3%, 干压缩剪切强度≥10MPa; 水泥采用扬州地产“绿扬牌”普通硅酸盐水泥, 标号为42.5R, 视密度为3.1g/cm3, 实测各项指标符合国家标准; 碎石选用宜兴张渚产石灰岩矿料, 颗粒为5mm～31.5mm连续级配, 矿料视密度为2.72g/cm3, 经冲洗后使用, 含泥量小于0.1%, 压碎值小于7.5%; 砂采用扬州地产M2.3的中砂, 实测含泥量小于1%, 有机物含量不超过0.8%, 视密度为2.65g/cm3。

3 试验配合比

试验采用对比法进行, 基准组混凝土强度按C30设计, 设计水灰比为0.5, 水泥用量为360kg/m3, 砂率为36%。经试拌, 其和易性、保水性等性能符合要求。对照组在基准组基础上, 按不同胶灰比外掺白乳胶, 形成各组配合比如表1所示。

抗折试件采用15cm×15cm×55cm标准抗折试模成型抗折小梁试块; 抗压试件采用15cm×15cm×15cm立方体试模成型立方体抗压试块; 每种配合比混合料一次成型多组, 供各项试验选用, 试验结果按规范规定取值。

4 试验结果

4.1 试件成型

按试块成型用量准确称取各种材料, 在搅拌机中充分搅拌均匀后, 装入试模, 在振动台上充分振动成型。因白乳胶稠度较大, 需先与水充分搅拌成乳液, 再添加到混合料中, 以保证拌和均匀。混合料的工作性表现如表2所示。

结果表明, 白乳胶的掺入使混合料的工作性明显提高, 保水性能加强。

4.2 强度测定

试件成型后, 一组在标准养护室标养28d, 另一组试件标养7d后干养21d, 再一组标养7d后浸没于长流水中21d, 然后测定其抗压抗折强度, 测定结果见表3。

结果表明, 白乳胶掺入后, 混凝土的标准抗折强度有较大提高, 最大可提高60%。掺入白乳胶后, 混凝土无论在干燥状态下还是在完全浸水状态下, 抗折强度都能继续增长。

4.3 抗渗性能测定

将标养28d的立方体抗压试块在烘箱中低温烘干, 用路面水分渗透仪测量8h渗水量, 同时将烘干试块浸入水中24h测量其吸水率, 对比混凝土的吸水性, 试验结果见表4。

结果表明, 白乳胶的掺入使混凝土的渗水量降低, 吸水率减少, 致密性和阻水性都有所增加。

4.4 抗冻性能测定

将标养28d的立方体抗压试块在烘箱中低温烘干, 再浸水24h后置于冻融试验仪中, 在- 17℃～5℃条件下冻融循环75次, 测量其质量损失并测量其抗压强度, 对比其抗冻性, 试验结果见表5。

结果表明, 白乳胶的掺入使混凝土的抗冻性能明显提高, 但当聚灰比超过一定值时, 提高效果趋于稳定。

4.5 耐腐蚀性能测定

将标养28d的立方体抗压试块在烘箱中低温烘干, 在5%稀盐酸溶液中浸泡28d, 测定其强度, 与标养28d的试件强度相比, 测定其抗硫酸盐浸蚀性能, 试验结果见表6。

结果表明, 白乳胶的掺入使混凝土的抗蚀性能有所提高, 掺量越大, 抗蚀能力越强。

4.6 抗折弹性模量测定

通过对水泥混凝土的抗折小梁28d标准养护试件施加静荷载, 并由静荷载下小梁的应力- 应变曲线计算静弹性模量, 试验结果见表7。

试验表明, 白乳胶的掺入使混凝土的抗折弹性模量有所降低, 掺量越大, 模量越小, 表明混凝土的脆性降低, 柔性增加, 变形能力提高。

5 结论

白乳胶掺入后, 混凝土的抗折强度明显提高( 最佳聚灰比为4%～6%) , 弹性模量减小, 变形能力增强, 水泥混凝土脆性降低, 韧性增加, 其力学性能明显提高。这种特性在路面工程中具有较大的意义, 因为混凝土路面的破坏大都是因“压折”,极少被“压碎”, 同时混凝土抗渗性、抗冻性和耐腐蚀性的增加, 使其耐久性得到加强, 因此可减小路面厚度, 延长使用寿命。

由前文可知, 对C30级混凝土, 按5%的聚灰比掺入白乳胶, 其抗折强度可达7.0MPa, 经计算, 只需20cm的厚度就可满足重交通路面的要求。目前白乳胶的市场批发价为4元/kg左右, 按其5%胶灰比掺入, 每立方米混凝土只需用18kg, 即只需增加70元左右, 而路面厚度的减小和使用寿命的延长,足以补偿增加的费用。因此该品种聚合物混凝土在路面工程中的应用, 具有较好的经济效益。