硅灰对聚合物水泥砂浆力学性能影响研究.pdf

第卷第 期水 利 科 学 与 寒 区 工 程V o l ,N o 年 月H y d r oS c i e n c ea n dC o l dZ o n eE n g i n e e r i n gO c t,杨雪,李康一,姜凯涵,等硅灰对聚合物水泥砂浆力学性能影响研究J水利科学与寒区工程,():硅灰对聚合物水泥砂浆力学性能影响研究杨雪,李康一,姜凯涵,丁琳(黑龙江大学 水利电力学院,黑龙江 哈尔滨 ;黑龙江大学 建筑工程学院,黑龙江 哈尔滨 )摘要:以硅灰替代率、为变化参数,研究d、d、d龄期标准养护下,硅灰掺量对聚合物水泥砂浆抗压强度和抗折强度的影响.试验发现:随着养护龄期的增加,抗压抗折强度逐渐增大;在不同的养护龄期下,随着硅灰替代率的增加,聚合物水泥砂浆的抗压、抗折强度均呈现先上升后下降的趋势.结果表明当硅灰替代率为时,砂浆的力学性能最优.关键词:硅灰;水泥砂浆;聚丙烯酸酯乳液;抗压强度;抗折强度中图分类号:TU ;TQ 文献标志码:A文章编号:()收稿日期:基金项目:冻 土 工 程 国 家 重 点 实 验 室 开 放 基 金 资 助 项 目(S K L F S E ,S K L F S E );国 家 级 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目();国家自然科学基金资助项目()作者简介:杨雪(),女,黑龙江大兴安岭人,硕士研究生,研究方向为冻土工程与混凝土材料.E m a i l:q q c o m.试验材料和方法 试验材料本次试验所制备的聚合物水泥砂浆主要采用水泥、硅灰、砂、聚丙烯酸酯乳液、消泡剂等材料进行配置.水泥:采用天鹅牌PO 普通硅酸盐水泥.硅灰:由河南郑州华英净化材料提供的浅色硅 灰.砂:采 用 天 然 河 砂,表 观 密 度 为 k g/m.水:哈尔滨市普通自来水.聚丙烯酸酯乳液:乳白色液体,溶于水.消泡剂:有机硅消泡剂.试验设计本次试验水胶比设为 ,砂胶比设为 ,聚丙烯酸酯乳液掺量为,采用等质量替代法,即硅灰等质量替代水泥,其中硅 灰替代率为、,分别用编号S、S、S、S、S 表示.为了确保试验结果的准确性,本试验共组 试 件,每 组 抗 压 试 件个,抗 折 试 件个,共计试件 个.试验方法本次硅灰对聚合物水泥砂浆力学性能影响研究试验,参照 聚合物改性水泥砂浆试验规程测试D L/T .抗压强度测试:将试件在标准养护室内分别养护d、d、d后取出,将抗压夹具对准压力机压板中心,以 N/s N/s的速率均匀对试件增加荷载,直至试件破坏,记录下破坏荷载.抗折强度测试:在标准养护室内养护d、d和 d后,将试件取出,将试件放置在试验机的支撑圆柱上,使试件的长轴垂直于支撑圆柱,两个支点的距离为 mm.加荷圆柱应位于两个支点的正中间.以均匀的速率,每秒增加荷载 N/s N/s,确保试件受到均匀的压力且没有偏斜.持续施加荷载,直到试件发生破坏,记录下破坏时的荷载情况 .试验结果和分析 抗压强度为研究硅灰掺量和养护龄期对砂浆抗压强度的影响,试验分别对d、d、d龄期砂浆抗压强度进行测定,试验结果见图.可以看出,聚合物水泥砂浆的抗压强度随着龄期的增加逐渐增大;在不同的养护龄期下,砂浆的强度随着硅灰替代率的增加,均呈现先上升后下降的趋势,且都高于基准组S 的强度.当硅灰替代率为时,抗压强度达到最大值.d龄期时,S、S、S、S 组的抗压强度与基准组S 相比,分别提高了 、.d龄期时,S、S、S、S 组的 抗 压 强 度 与 基 准 组S 相 比,分 别 提 高 了 、.d龄 期 时,S、S、S、S 组的抗压强度与基准组S 相比,分别提高了 、.硅灰的掺入对砂浆的早期和后期强度有积极影响.可能是因为硅灰的粒径较小,在砂浆中起填充作用,使水泥颗粒和水泥浆体中的孔隙填充饱满,从而提高砂浆的密实性,这种填充效应有助于提高砂浆的力学性能.同时,由于硅灰具有极强 的 火 山 灰 特 性,当 它 与 水 泥 水 化 生 成 的C a(OH)发生反应时,会形成C S H凝胶体,从而改善胶凝材料的界面结构,增强抗压强度.另外,硅灰的比表面积远大于水泥.因此,随着硅灰替代率的增大,砂浆的需水量也随之增加,故砂浆的抗压强度有所降低.图硅灰掺量对砂浆抗压强度影响 抗折强度为研究硅灰掺量和养护龄期对砂浆抗折强度的影响,试验分别对d、d、d龄期砂浆抗折强度进行测定,试验结果见图.可以看出,聚合物水泥砂浆的抗折强度随着龄期的增加逐渐增大;随着硅灰替代率的增加,均呈现先上升后下降的趋势,当替代率为时,其强度达到最大值.与抗压强度规律有所差别,当硅灰替代率为 时,其抗折强度低于对照组S.d龄期时,与基准组S 相比,S、S、S 组的抗折强度分别提高了 、,S 组下降了 .d龄期时,与基准组S 相比,S、S、S 组的抗折强度分别提高了 、,S 组 下 降 了 .d龄 期时,与基准组S 相比,S、S、S 组的抗折强度分别 提 高 了 、,S 组 下 降了 .掺入适量的硅灰,可提高砂浆的抗折强 度.这是由于硅灰等质量代替水泥,在一定程度上减少了水泥用量,从而减少了砂浆中孔隙数量,提高了砂浆的抗折强度;然而,当硅灰掺量过高时,硅灰取代水泥的量过多,导致水泥参与水化反应的数量变少,从而影响了砂浆的力学性能,抗折强度下降 .另外,在水化前期,硅灰在水泥颗粒表面的吸附作用会消耗掉大部分自由水,在水化后期,由于缺少足够的水分参与反应,导致水泥水化不充分,不能充分反应的硅灰,更多地起到了微集料的作用,用来填充孔隙,从而使得砂浆的抗折强度低于对照组S.图硅灰掺量对砂浆抗折强度影响 结论()随着硅灰掺量的不断增加,不同龄期砂浆的抗压强度均呈现先增加后减少的趋势,其强度均高于对照组S,抗压强度试验硅灰最佳替代率为.()从砂浆抗折强度随硅灰掺量的变化规律来看,虽然不同龄期下砂浆的抗折强度随着硅灰掺量的不断增加而增大,但硅灰掺量为 时,各水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷龄期强度均低于对照组S,抗折强度试验硅灰最佳替代率为.()从硅灰掺量同时对抗压、抗折强度影响的角度考虑,硅灰替代率应在之间,最优掺量为.()通过适量掺入硅灰,可以有效提高砂浆的抗压强度和抗折强度.合理控制硅灰的掺量是关键,以确保充分利用硅灰的优点,同时避免过度取代水泥导致力学性能下降.这样的做法有助于优化砂浆的性能,提高工程结构的承载能力和耐久性,并在环保和资源节约方面做出贡献.参考文献:衡艳阳,赵文杰聚合物改性水泥基材料的研究进展J硅酸盐通报,():唐传辉,郑远彪,方梁正,等环氧树脂类混凝土快速修补材料的研究综述J四川建材,():,闫义掺合料对水工聚合物改性砂浆抗开裂性能影响的试验研究J水利技术监督,():丁向群,张冷庆,冀言亮,等聚合物改性粘结砂浆的性能研究J硅酸盐通报,():尹艳平,陈华鑫,宋莉芳,等P VA c改性水泥砂浆耐化学腐蚀性能J硅酸盐通报,():B a r l u e n g aG,FH e r n n d e z O l i v a r e s S B Rl a t e xm o d i f i e dm o r t a r r h e o l o g ya n d m e c h a n i c a lb e h a v i o u rJC e m e n t&C o n c r e t eR e s e a r c h,():李刊,魏智强,乔宏霞,等四大类外掺材料对聚合物改性水泥基材料性能影响的研究进展J材料导报,(S):G a oJ,Q i a nC,W a n gB,e t a l E x p e r i m e n t a l s t u d yo np r o p e r t i e so f p o l y m e r m o d i f i e dc e m e n tm o r t a r sw i t hs i l i c a f u m eJC e m e n t a n dC o n c r e t eR e s e a r c h,():朱云升,胡尚偏高岭土对水性环氧树脂水泥砂浆性能的影响研究J武汉理工大学学报(交通科学与工程版),():P e t r u k aO,Z a j a cJ,V i e r o s l a vM o l n r,e ta l T h eE f f e c to ft h eC a r b o nF i b e rC o n t e n to nt h eF l e x u r a l S t r e n g t ho fP o l y m e rC o n c r e t eT e s t i n g S a m p l e sa n dt h e C o m p a r i s o n o fP o l y m e rC o n c r e t ea n dU S h a p e dS t e e lP r o f i l eD a m p i n gJM a t e r i a l s,():陈宗瑞,周阳,李相国消泡剂对水性环氧树脂改性水泥砂浆的 性 能 影 响 J硅 酸 盐 通 报,():,李刊,魏智强,乔宏霞,等纳米S i O改性聚合物水泥基材料性能试验研究J湖南大学学报(自然科学版),():张晓明粉煤灰与矿渣粉双掺对水泥基复合材料性能的影响D石家庄:石家庄铁道大学,第 期杨雪,等硅灰对聚合物水泥砂浆力学性能影响研究