弹石路面嵌缝聚合物改性砂浆性能研究.doc
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1、10弹石路面嵌缝聚合物改性砂浆性能研究雷达,刘远才,黄刚,王隆平(西南林业大学土木工程学院,云南昆明650224)摘要:采用等量内掺法单掺粉煤灰,对粉煤灰砂浆做减水、7d和28d抗折抗压、压折比变化分析,得到粉煤灰砂浆最优配合比C:F:S:W=220:55:1410:275。在单掺粉煤灰20%的基础上,复掺环氧树脂聚合物,对减水效果、含气量、凝结时间、7d抗折抗压强度、施工性进行分析,并拟合以7d抗折抗压强度、含气量、减水率、密度为因变量,聚灰比为自变量的回归曲线,得到可信度较大的回归方程。关键词:聚合物改性砂浆;材料性能;曲线拟合中图分类号:文献标识码:Properties of Polym
2、er Modified Mortar Used in The Stone Pavements Embedded SeamLei Da,Liu yuancai,Huang Gang,Wang Longping(Civil Engineering College,Southwest Forestry University,YunnanKunming 650224,China)Abstract: By this method of adding fly ash of equal amount in the mortar,making analysis including the decreasing
3、 water change、7d and 28d compressive strength as well as flexural strength、the ratio of compressive strength and flexural strength.Results show that exists the optimum proportion of fly ash cement mortar,that is C:F:S:W=220:55:1410:275.On the basis of mixing only 20% fly ash and epoxy resin-polymer,
4、doing analysis about the decreasing water change、gas containing、setting time、7d compressive strength and flexural strength、application property.At the same time,this paper fits the regression curve which using the 7d compressive strength and flexural strength、gas containing、decreasing water rate、den
5、sity as the dependent variables,polymer cement ratio as the independent variable.More important is that the credibility of regression equation is much high.Keywords:polymer modified mortar;material performance;curve fitting1 前言我国山区面积占国土面积的69%,弹石路面作为山区农村公路交通的一个主要组成部分,发挥着重要的社会经济作用。弹石路面具有投资低、易养护、技术简单、材
6、料来源丰富等特点。过去弹石路面嵌缝的主要材料是砂浆。由于砂浆成分比较单一,在施工现场受到外界因素干扰较大,砂浆工作质量难以得到保证;另外,由于砂浆养护时间较长,会延迟道路交通开放时间。目前云南地区采用较多的是沥青砂和细砂嵌缝,前者施工不便,后者受荷载作用和雨水冲刷容易带出,且防水性能差。本文旨在通过以山砂(就地取材)、矿渣水泥为原材料,采用粉煤灰内掺法,达到减少水泥用量、减水的目的,同时得到性能最优的粉煤灰掺量;在此基础上掺加水溶性环氧树脂进行改性1,并通过一系列试验观察改性效果,得到一种新型用于山区弹石路面的嵌缝材料2-4。2 试验材料与方法2.1材料水泥:青岛双春水泥有限公司生产的32.5
7、矿渣硅酸盐水泥(PSA),技术参数见表1:表1 水泥技术参数Table 1 Cement technical parameters项目熟料+石膏/%粒化高炉矿渣/%密度/(g/cm3)比表面积/(m2/kg)含水量/%三氧化硫/%PSA50且8020且503.05001.03.0氯离子/%烧失量/%玻璃体含量/%放射性0.053.087合格符合GB175-2007通用硅酸盐水泥粉煤灰:云南衡阳实业有限公司生产的级粉煤灰,技术参数见表2:表2 粉煤灰技术参数Table 2 FA technical parameters执行标准GB/T1596-2005序号检测项目计量单位指标(级)检测结果1细度
8、(通过0.045mm方孔筛筛余量)%25.012.52需水比%1051023烧失量%8.03.04含水量%1.00.25三氧化硫%3.02.7等级评定级山砂:昆明西山红映砂石料建筑材料厂生产的山砂,依次通过2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm方孔筛,由公式计算得到细度模数为2.74(中砂),平均粒径(0.350.5)mm。含泥量符合GB/T14684-2001建筑用砂类砂标准。经酒精燃烧法试验,含水率0.8%。环氧树脂:中国石化集团资产经营管理有限公司巴陵石化分公司生产的溶剂型环氧树脂EPE-44T97,配有腰果酚改性脂肪胺环氧树脂固化剂,技术指标见表3:表3 环氧
9、树脂固化剂技术指标Table 3 Epoxy hardener technical parameters 项目腰果酚改性脂肪胺粘度()胺值()色泽棕红色比重().活性氢当量消泡剂:广州市扬氏工业材料有限公司生产的溶剂型环氧树脂消泡剂,主要成分为破泡聚合物,不含硅酮的透明液体,比重.,添加质量比为:(0.11)%。拌合水:试验室自来水。2.2 试验方法2.2.1稠度试验根据JGJ/T70-2009建筑砂浆基本性能试验方法标准,采用砂浆稠度测定仪进行试验。2.2.2分层度试验根据JGJ/T70-2009建筑砂浆基本性能试验方法标准,采用砂浆分层度测定仪。2.2.3砂浆拌合方法采用机械搅拌,搅拌机符
10、合JG/T3033试验用砂浆搅拌机的要求,搅拌用量为其容量的30%70%。搅拌前,先人工将细骨料、胶凝材料拌合均匀,在此基础上需要添加聚合物时再加入,最后加入拌合水。搅拌时先慢拌120s,停留15s后,再快拌120s。2.2.4密度、含气量试验根据DL/T5126-2001聚合物改性水泥砂浆试验规程,采用内径108mm,高109mm,壁厚5mm,容积在20时为(10001)cm3的砂浆容量筒以及相应公式分别计算密度和含气量。2.2.5凝结时间试验根据DL/T5126-2001聚合物改性水泥砂浆试验规程,人工测定。2.2.6抗折、抗压试验根据DL/T5126-2001聚合物改性水泥砂浆试验规程,
11、分别用电动抗折机和压力试验机进行,试模采用40mm40mm160mm三联试模。3 试验结果与分析3.1基准配合比设计与粉煤灰内掺目前,工程砌筑砂浆嵌缝强度普遍为M7.5,考虑到弹石路面嵌缝砂浆工作期间经常受到车辆冲击、雨水冲刷等荷载作用,根据JGJ/T98-2010砌筑砂浆配合比设计规程,选择施工水平一般,控制稠度为(805)mm,保水率80%,拟配强度M10基准砂浆。得到基准配合比C:S:W=275:1410:283。基准组采用不同百分比等量粉煤灰内掺法,见表4:表4 粉煤灰内掺结果表Table 4 Results of mixing FA in Benchmark group粉煤灰掺量(%
12、)用水量(kg/m3)分层度(mm)稠 度(mm)7d抗折强度(Mpa)7d抗压强度(Mpa)28d抗折强度(Mpa)28d抗压强度(Mpa)028315821.545.312.5712.8528018791.414.982.3311.51027817771.284.772.1210.11527721771.254.742.059.22027519761.344.832.2010.32527517811.234.552.109.5随着粉煤灰掺量增加,用水量有减少趋势,说明粉煤灰具有一定减水作用。这是因为粉煤灰主要为球形微珠颗粒,在拌合砂浆中具有优异的流动性,对拌合砂浆起着滚珠润滑作用,同时它可
13、以填充在砂浆絮凝结构的缝隙中,占据部分水的体积,将水释放一部分出来用于拌合。分层度值总体维持在(1520)mm,说明该砂浆保水性良好,便于施工。在各水平粉煤灰掺量中,0%时的7d和28d抗压抗折强度均为最大值,说明粉煤灰不能等量取代水泥,对砂浆的强度显著影响。GBJ146-90粉煤灰混凝土应用技术规范对粉煤灰混凝土配合比设计中粉煤灰掺量采取超量系数,这与本试验结果分析也是一致的。从7d的抗压抗折强度变化可以看出,掺加粉煤灰后的砂浆早期强度明显降低,这是由于粉煤灰胶凝性能不如水泥好,等量取代造成的。同时它对砂浆的后期强度也有一定的影响。随着粉煤灰掺量的增加,砂浆的抗压抗折强度都呈现出先降低后增高
14、,再降低的规律,并且在粉煤灰掺量20%左右产生较大值。砂浆7d和28d的压折比变化如下图所示: 图1 粉煤灰掺量与7d压折比的关系 图2 粉煤灰掺量与7d压折比的关系Fig.1 Relationship between FA content and the ratio of Fig.2 Relationship between FA content and the ratio of 7d compressive strength and flexural strength 28d compressive strength and flexural strength 由图1、2比较可知,7d和2
15、8d压折比变化趋势相反。7d压折比在3.453.8范围内波动,28d压折比在4.55.0范围内波动,说明随着养护时间的延长,压折比总体上有升高,砂浆有偏向脆性破坏的趋势。随着粉煤灰掺量的增加,压折比15%左右出现一个转点。综合以上考虑,选用粉煤灰单掺20%作为配制环氧树脂聚合物砂浆的基准组,用水量不变。配合比为C:F:S:W=220:55:1410:283。3.2聚合物改性砂浆试验分析试验控制稠度(805)mm,以便施工和观察减水效果,结果见表5:表5 复掺聚合物结果表Table 5 Results of mixing polymer 聚灰比(%)用水量(kg/m3)减水率(%)稠度(mm)7
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- 路面 聚合物 改性 砂浆 性能 研究
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