纖維素醚改性砂漿在不同養(yǎng)護方式下的性能研究

1、混凝土Concrete任傳堯,錢曉倩,方明暉(浙江大學(xué) 建筑工程學(xué)院 建筑材料研究所,浙江 杭州 310058Abstract:Study the mechanical properties of mortar modified by hydroxypropyl methyl cellulose ethers , volume density of hardened mortarand water ratio in four different curing conditions.The experimental results show that under the relatively d

2、ry curing conditions , strength of mortar with dosage of 0.10%cellulose ethers can exceed the ones without cellulose ethers.The influence of curing conditions on 28day strength of the mortar mixed with cellulose ether is relatively greater ,but the influence on the ones without cellulose ether is re

3、latively smaller.In addition , curing conditions have little affects on volume density of hardened mortar but have a great affects on water ratio. Key w ords:curing condition ;cellulose ether ; mortar ; compressive strength Study of properties of the m ortar m odified by cellulose ethers in differen

4、t curing conditionsREN Chuan-yao , QIAN Xiao-qian , FANG Ming-hui(Building Materials Research Institute , College of Civil Engineering and Architecture , Zhejiang University , Hangzhou 310058, China 纖維素醚改性砂漿在不同養(yǎng)護方式下的性能研究2010年 第 12期(總 第 254期 Number 12in 2010(Total No.254摘 要:研究了羥丙基甲基纖維素醚改性砂漿在 4種不同養(yǎng)護方式

5、下的力學(xué)性能, 硬化砂漿體積密度和含水率 。 試驗結(jié)果表明:在相 對干燥的養(yǎng)護環(huán)境下, 纖維素醚摻量為 0.10%的砂漿 28d 強度可以超過未摻加纖維素醚的砂漿; 養(yǎng)護條件對不摻纖維素醚的砂漿 28d 強 度影響較大, 但對摻加纖維素醚的砂漿影響相對較小 。 此外, 養(yǎng)護方式對硬化砂漿體積密度影響不大, 但對含水率有很大影響 。 關(guān)鍵詞:養(yǎng)護條件;纖維素醚;砂漿;抗壓強度 中圖分類號:TU528.042文獻標志碼:A文章編號:1002-3550(2010 12-0105-02收稿日期:2010-07-17預(yù) 拌 砂 漿READY MIXED MORTAR0引言水泥砂漿是應(yīng)用非常廣泛的建筑材料

6、之一, 具有較高的抗 壓強度和經(jīng)濟性, 但是其存在和易性差, 脆性大等缺陷 。養(yǎng)護時, 粉煤灰對強度, 孔隙結(jié)構(gòu)和耐久性等表現(xiàn)出明顯不同 的影響 。 魻 . 覶 ak l r 7等的研究結(jié)果表明相對于砂漿在 20 的標準 條件下養(yǎng)護, 溫度 40 和相對濕度 100%的養(yǎng)護條件能改善砂 漿的早期性能, 但對砂漿后期性能發(fā)展不利, 并且這種效應(yīng)在 粒化高爐礦渣等比取代水泥的砂漿中更加顯著 。 因此本文將不 同摻量羥丙基甲基纖維素醚添加到砂漿中, 并將其置于不同養(yǎng) 護條件下, 測試其 7、 28d 抗壓強度, 硬化砂漿體積密度和含水 率, 分析了不同養(yǎng)護方式對砂漿性能的影響 。1原材料和試驗方法1

7、.1原材料試驗采用的原材料有杭州美亞水泥廠生產(chǎn)的 P ·O 42.5級水 泥; 粉煤灰:II 級灰; 普通中砂, 細度模數(shù) 2.3, 堆積密度 1499kg/m3, 含水率 0.14%, 含泥量 0.72%; 羥丙基甲基纖維素醚 (HPMC 為山 東赫達股份有限公司生產(chǎn), 牌號 75HD100000; 拌合水為自來水 。1.2砂漿配合比和養(yǎng)護方法膠砂比采用 1 3.3, 粉煤灰占膠凝材料質(zhì)量的 33.3%, 水膠 比為 0.85, HPMC 摻量為膠凝材料質(zhì)量的 0、 0.10%和 0.15%, 三 組砂漿分別記為 H0、 H10和 H15。 砂漿成型后, 置于 (20±3

8、 , (95±3 %濕度的環(huán)境中養(yǎng)護 24h 后脫模 (養(yǎng)護條件 D 除外 , 并 按以下方式養(yǎng)護至規(guī)定齡期 。養(yǎng)護條件 A :試件脫模后, 繼續(xù)在 (20±3 、 (95±3 %濕度 的環(huán)境中養(yǎng)護至規(guī)定齡期 。105··養(yǎng)護條件 B :試件脫模后, 置于 (20±3 、 (95±3 %濕度的 環(huán)境中繼續(xù)養(yǎng)護 48h , 然后放入 (20±3 、 (60±5 %濕度的環(huán) 境中養(yǎng)護至規(guī)定齡期 。養(yǎng)護條件 C :試件脫模后, 置于 (20±3 、 (60±5 %濕度的 環(huán)境中養(yǎng)護至規(guī)定齡期

9、 。養(yǎng)護條件 D :砂漿成型后, 置于 (20±3 、 (95±3 %濕度的 環(huán)境中養(yǎng)護至終凝, 脫去試件四周的模子, 保留底模, 立刻放入 (20±3 、 (60±5 %濕度的環(huán)境中, 待養(yǎng)護至 24h 后, 再脫去底 模并繼續(xù)在 (20±3 、 (60±5 %濕度的環(huán)境中養(yǎng)護至規(guī)定齡期 。1.3試驗方法試驗采用的成型試模為 70.7mm ×70.7mm ×70.7mm 的立方 體有底試模, 按 JGJ 70 90 建筑砂漿基本性能試驗方法 測定其 抗壓強度; 硬化砂漿體積密度和含水率參照 GB/T11970 1

10、997 加氣混凝土體積密度 、 含水率和吸水率試驗方法 測定 。2試驗結(jié)果與討論 2.1抗壓強度在同一養(yǎng)護條件下, HPMC 摻量與抗壓強度的關(guān)系 4種養(yǎng)護條件下砂漿 7、 28d 抗壓強度分別見圖 1、 2。 從圖 1、 2可以看出, 在同一養(yǎng)護條件下, 7d 強度均隨 HPMC 摻量的增加呈下降趨勢 。 到 28d 時, A 養(yǎng)護條件下的抗壓強度仍 然保持此趨勢, H0為 H10砂漿強度的 133%, 在 B 養(yǎng)護條件下 下降趨勢變緩, 特別是 H10砂漿強度已經(jīng)十分接近 H0砂漿強 度, 當處于 C 和 D 這種相對干燥的養(yǎng)護環(huán)境中時, H10砂漿強 度已經(jīng)超過了 H0, 分別為 H0強

11、度的 110%和 117%。 這是由于 HPMC 結(jié)構(gòu)中帶有親水基, 羥基和醚鍵, 在水中溶解時, 羥基和 醚鍵上的氧原子與水分子締合成氫鍵, 使水失去流動性, 游離 水不再自由 2, 阻礙水分蒸發(fā), 保證水泥水化具有足夠的水分, 這時 HPMC 的加入, 不但是砂漿的改性劑, 同時具有砂漿養(yǎng)護 劑的作用 。 從圖 2可以看出, H15砂漿在相同養(yǎng)護條件下強度始 終是最低的, 這說明只有 HPMC 的摻量適當時, 摻 HPMC 的砂 漿才會趕上不摻 HPMC 的砂漿強度 。從圖 3可以看出, 28d 時, H0砂漿在 A 養(yǎng)護條件強度發(fā)展為最高, 在 D 養(yǎng)護條件強度為最低, 最高與最低強度差

12、異為 7.2MPa , 強度相差 49%(強度差值與最高強度的百分比 , 可以 看出不同養(yǎng)護條件下砂漿強度差異較大, 說明不摻加 HPMC 的 砂漿強度受養(yǎng)護條件的影響較大 。 而 H10砂漿在 B 養(yǎng)護條件強 度發(fā)展為最高, 在 D 養(yǎng)護條件強度為最低, 最高與最低強度差 異為 3MPa , 強度相差 25%, H15砂漿仍然是在 B 養(yǎng)護條件強度 發(fā)展為最高, 在 D 養(yǎng)護條件強度為最低, 最高與最低強度差異 為 1.7MPa ,強度相差 19%。 由此可見, 無論是從強度差異絕對值 還是從強度差值百分比來看, 隨著 HPMC 摻量的增加, 相同配 合比砂漿在不同養(yǎng)護條件下的抗壓強度值差異

13、逐漸變小, HPMC 的摻入使得砂漿對養(yǎng)護條件的敏感性大為改善 。另外從圖 3可以看出 HPMC 摻量一定的情況下, 砂漿強度 峰值所對應(yīng)的養(yǎng)護方式有所不同, 即存在最佳養(yǎng)護條件 。 根據(jù)復(fù) 合材料強度法則 8-9, 復(fù)合材料的強度只有在單一組分的強度達到最大的情況下才能達到峰值, 但是水泥砂漿和聚合物達到最 大值時所要求的環(huán)境是相矛盾的, 因此只有在某一養(yǎng)護環(huán)境下, 各個組分發(fā)揮出較大的效能, 才能使復(fù)合材料的綜合性能提高, 表現(xiàn)為抗壓強度達到峰值, 這一養(yǎng)護環(huán)境就是最佳的養(yǎng)護條件 。2.2硬化砂漿體積密度不同養(yǎng)護條件下的硬化砂漿體積密度見表 1。由表 1可以看出, H0、 H10、 H15

14、三種硬化砂漿體積密度受 養(yǎng)護條件的影響都不大, 其最大值比最小值分別高出 2.2%、 0.8%、 3.4%。 但處于同一種養(yǎng)護條件下的硬化砂漿體積密度隨 HPMC 摻量的增加呈下降趨勢, 尤其是 H15砂漿體積密度較 H0下降 較大, 在 A 、 B 、 C 、 D 四種養(yǎng)護條件下, 下降百分比分別達到了 11.2%、 8.3%、 10.5%、 10.0%。 這是由于 HPMC 摻量相對較多, 引 入了太多氣泡, 使砂漿的孔隙率大大增加, 導(dǎo)致硬化砂漿體積 密度下降幅度較大的緣故 。2.3硬化砂漿含水率不同養(yǎng)護條件下的硬化砂漿含水率見表 2。由表 2可以看出, 在統(tǒng)一的養(yǎng)護條件下, 硬化砂漿含

15、水率 隨 HPMC 摻量的增加, 變化幅度不大 。 但是當養(yǎng)護條件變化時,圖 14種養(yǎng)護條件下砂漿 7d抗壓強度圖 24種養(yǎng)護條件下砂漿 28d抗壓強度圖 3養(yǎng)護條件與 28d抗壓強度的關(guān)系表 1硬化砂漿體積密度kg/m3養(yǎng)護條件 試樣 H0H10H15·下轉(zhuǎn)第 124頁106··的一個環(huán)節(jié) 。在大壩施工過程中, 通過多種措施, 混凝土拌合物溫度的 控制水平一直在不斷提高 。 尤其是 2009年 58月間, 為了進一步 提高控制水平, 對影響混凝土拌合物溫度的因素進行了調(diào)查分 析, 并有針對性地采取了有效的改進措施, 促使溫度控制水平 得到了進一步提高 。 經(jīng)過

16、4個月的全面改進, 混凝土拌合物出機口溫度合格率 達到了 100%, 這是一個飛躍性的提高 。注:目標設(shè)定預(yù)期要求為: 出機口混凝土溫度, 不大于 7 的百分率不小于 98%。 出機口混凝土溫度在 5.56.5 之間的百分率不小于 90%。 在 2009年 5月到 8月份期間, 為了及時查知溫控效果, 提高了檢測頻率 。表 4主要原材料溫度及出機口混凝土溫度檢測統(tǒng)計表備注混凝土溫度合格率 91.7%; 5.56.5 所占比例為 31.8%?；炷翜囟群细衤?93.3%; 5.56.5 所占比例為 64.3%。 混凝土溫度合格率 96.8%; 5.56.5 所占比例為 83.3%。 混凝土溫度合

17、格率 100.0%; 5.56.5 所占比例為 90.3%。 中石溫度大石溫度 特大石 檢測時段5月份 抽檢結(jié)果6月份 抽檢結(jié)果7月份 抽檢結(jié)果8月份 抽檢結(jié)果項目 檢測次數(shù)最大值 / 最小值 / 平均值 / 檢測次數(shù)最大值 / 最小值 / 平均值 / 檢測次數(shù)最大值 / 最小值 / 平均值 / 檢測次數(shù)最大值 / 最小值 / 平均值 /H0、 H10和 H15三種硬化砂漿含水率都受到很大影響, 都是在 A 養(yǎng)護條件下含水率最高, 在 D 養(yǎng)護條件下含水率最低, 這與 養(yǎng)護條件的濕度相一致, 即處于濕度大的養(yǎng)護環(huán)境中時間越久, 其含水率是越高的 。3結(jié)論(1 通過對纖維素醚改性砂漿在不同養(yǎng)護方

18、式下 7、 28d 抗 壓強度的考察, 可知養(yǎng)護方式是影響砂漿力學(xué)性能的一個重要因 素 。 在相對干燥的養(yǎng)護環(huán)境中, 當 HPMC 的摻量適當時, 摻 HPMC 的砂漿強度可以趕上不摻 HPMC 的砂漿強度, 這對實際的工程 應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義 。 在四種不同養(yǎng)護條件下, 不摻加 HPMC 的砂漿強度波動較大, 而摻加 HPMC 的砂漿強度波動相對較小, HPMC 的摻入使得砂漿對養(yǎng)護條件的敏感性大為改善 。(2 通過對硬化砂漿體積密度以及含水率的考察, 可知養(yǎng) 護方式對含水率的影響很大, 對硬化砂漿體積密度影響很小, 但 HPMC 摻量卻對其有較大影響 。參考文獻:1王培銘, 許綺, 李紋

19、紋 . 羥乙基甲基纖維素對水泥砂漿性能的影響 J.建筑材料學(xué)報, 2000, 3(4 :305-309.2管學(xué)茂, 羅樹瓊, 楊雷, 等 . 纖維素醚對加氣混凝土用抹灰砂漿性能的影響研究 J.混凝土,2006(10 :35-37. 3SINGH N K , MISHRA P C , SINGH V K , et al.Effects of hydroxyethylcellulose and oxalic acid on the properties of cementJ.Cementand Con -crete Research , 2003, 33(9 :1319-1329.4AGGARWA

20、L L K , THAPLIYAL P C , KARADE S R.Properties of poly -mer-modified mortars using epoxy and acrylic emulsionsJ.Construc-tion and Building Materials , 2007, 21(2 :379-383.5PALOS A , D'SOUZA N A , SNIVELY C T , et al.Modification of cementmortar with recycled ABSJ.Cementand Concrete Research , 2001, 31(7 :1003-10