超强吸水聚合物对混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 3年 第 1 0期 (总 第 2 8 8 期 ) N u mb e r 1 0i n2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM I NI CL E d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 3 1 0 0 2 5 超强吸水聚合物对混凝土性能的影响 刘芳 。孟凡雷 ( 1 天津市市政工程研究院，天津 3 0 0 0 7 4 ；2 西麦斯 ( 天津)有限公司，天津 3 0 0 3 0 0 ) 摘要 ： 采用 国家标准试验方法对不同掺量超强吸水聚合物( s u p e r a b s o r b e n t p 0 1 y I I l e r 简称 s A P ) 混凝土的流动性和抗压强度进 行了研究。 试验结果表明： 掺入 S A P 后 ， 新拌混凝土的流动性提高， 黏聚性和保水性有所改善 ； 硬化后混凝土的抗压强度随着S A P掺 量的增加呈降低趋势 ， 但并没有呈现指数下降。 关键词： 高性能混凝土；超强吸水聚合物 ；工作性 ；抗压强度 中图分类号： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 9 8 - 0 3 E ffe c t o f s u p e r a b s o r b e n t p ol y me r on p r o p e r t i e s o f c on c r e t e LI UFa n g , MENG F a n l e i ( 1 T i a n j i n Mu n i c i p a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c hI n s t i t u t e ， T i a n j i n 3 0 0 0 7 4 ， C h i n a ； 2 C E ME X ( T J ) L t d ， T i a n j i n 3 0 0 3 0 0 ， C h i n a ) Abs t r act： So me r e l a t i ve r e s e arc h e s a r e ma de t o i n v e s t i g a t e t h e wo r k a b i l i t y a nd c o mpr e s s i v e s t r e n g t h wi th di ffe r e n t a mo un t o f SAP US i n g c o u n t r y t e c h ni c a l s t an d a r d Ex p e rime n t al r e s ul t s s h o w tha t the s l ump o f c o n c r e t e i nc r e a s e d， c oh e s i o n a n d wa t e r a bs o r p t i on r e t e nt i o n a l - S O h ad b e e n i mp r o v e d a f t e r the S AP wa s a d d e d i n the c o n c r e t e ； the c o mp r e s s i v e s tr e n gth o f h a r d e n e d c o n c r e t e d e c r e a s i n g g r a d u a l l y wi t h t h e a mo un t o f S AP i nc r e a s i n g， b u t n o t va r y i n g wi th a i n de x c o n ne c t i o n K e ywo r d s ： h i g h p e r f o r m anc e c o n c r e t e ； s u p e r - a b s o r b e n t p o l y me r ； w o r k a b i l i ty； c o mp r e s s i v e s t r e n g t h 0 引言 高性能混凝土养 护的突出问题是早期 的大量塑性泌 水以及快速水化造成 的水分不足 ， 因此其养护的立足点应 该控制其早期的质量损失 以及增加 内部相对湿度 1- 2 。 即要 求该养护技术既能保水 ， 又能避开致密的结构层在其 内部 最需要湿 度的区域 内及 时增水养护 。 而超强吸水 聚合物 ( S u p e r a b s o r b e n t P o l y m e r o r S A P ) n 入到高性能混凝土中可 以满足这一需要 _3 _ 。 在混凝 土中加入 S A P的方法由丹麦工 业大学的 O M J e n s e n 和 P F H a n s e n共同提出 ， 并得到了国 际学术界的广泛认 同网 。 与人造轻骨料相 比 S A P 颗粒更小 ， 在混凝土 中分散均匀 ， 可最大限度地 发挥作用 。 S A P材料 吸水量大 ， 可以有效地补充水泥石 中的水化用水 同 。 因此 ， 本试验主要研究 S A P对新拌混凝土坍落度 、 黏聚性 、 保水 性 ， 及硬化后混凝土立方体抗压强度的影响。 1 试验原材料和试验方法 1 1 试验原材料 水泥采用 P 0 4 2 5 级 水泥 ， 粗骨料采用 5 5 l r l r fl连 续级配天然碎石 ， 细骨料采用 I I 区中砂的天然河砂 。 超强吸水聚合物 ( S A P ) ： 采用 由丙烯酸 和多种单体共 聚而成 ， 公称粒径为 0 0 7 5 m m， 吸水性强( 最大吸水能力为 其 自身重的数百倍 ) 。 其性能指标见表 1 。 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 4 _ 2 2 98 表 1 S A P性能指标 吸水前的 S A P颗粒如 图 1 所示 ， 吸水后 S A P颗粒如 图 2 所示 。 吸水前 ， S A P 呈 白色粉末的聚集状态 ， 吸水后 ， 体 积溶胀， 变得滚圆富有弹性 ， 用手触摸有润湿感 ， 施加一定的 压力 ， 水不会释放出来 ， 具有良好的吸水能力和保水能力。 1 2 试 验 方 法 ( 1 ) 新拌混凝土工作性能检测方法 ： 新拌混凝土工作 性能检测按 G B T 5 0 0 8 0 - - 2 0 0 2 ( 普通混凝土拌合物性能试 验方法标准 进行。 ( 2 ) 混凝土抗压强度试验 ： 混凝 土抗 压强度的测定按 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ( ( 普通混凝 土力学性能试验方法 标准 进行 ， 抗压强度试件尺寸为 1 5 0 m mx l 5 0 mmx l 5 0 mm。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 7 2 8 5 6 9 0 龄 期 d 图 4 不同 S A P掺量对各龄期混凝土的抗压强度的影响 图 4 ， 当 S A P掺量 为 1 2 8 k g m 时 ， 其 3 、 7 、 2 8 、 5 6 、 9 0 d 强 度 比基准混凝 土分别下降了 2 2 2 、 1 6 9 、 1 2 5 、 1 2 0 、 l 2 3 。 当掺量为 2 5 6 k g m 3 时 ， 其 3 、 7 、 2 8 、 5 6 、 9 0 d强度相 比基 准混凝 土分别 下 降 了 2 9 9 、 2 2 6 、 1 8 5 、 1 7 2 、 1 7 9 ； 当掺量为 3 8 4 k g m 时， 其 3 、 7 、 2 8 、 5 6 、 9 0 d 强度相 比 基准混凝土分别下降了 4 2 1 、 3 0 4 0 0 、 2 2 7 、 2 2 1 、 2 2 3 。 从上述数据可知 ， 不同 S A P掺量混凝土的 3 d 抗压值 下降最多 ， 随着龄期的增加 ， 水化反应的不断进行 ， 其抗压 值下降幅度逐渐减小 ， 到 2 8 d 基本趋于稳定。 原因是当混凝 土养护 3 d ， 即水泥水化 3 d时 ， 由于浆体的 白干燥效应 ， 混 凝土内部相对湿度下降 ， S A P颗粒 中的水逐渐扩散到水泥 浆体 中对其进行养护 ， 同时 自身体积开始缩小 ， 见图 5 旧 。 但仍未完全放出水 ， 其在混凝土 中依 旧是强度低的第二相 ， 导致 其 比基准混凝 土强度降低 明显 。 而水 化 7 d时 ， S A P 中的水基本释放完毕 ， 颗粒尺寸缩小到与未吸水 时相当 ， 并 在浆体 中留下蜂窝状孔洞 ( 图 6 ) 61 ， 减小 了试件 的有效 截 面积 ， 试件受压 时在孔洞处易造成应力集中 ， 促进微 裂 纹 的生成与发展 ， 降低了混凝土 的抗压强度 ， 但与 3 d 时相 比 ， 强度下降幅度稍有 回升 ， 可知 S A P中水 的释放 ， 使 部 分水泥进一步水化 ， 弥补 了部分强度损失 。 图 5水化 3 d时 SAP形 态 同时 ， 由图 4 在同一龄期下 ， 随着 S A P掺量的增加 ， 混 凝土的抗压强度降低幅度逐渐增大 ， 产生这种现象的原因 ， 一 方面是引人了强度较低的第二相颗粒( 预吸水 S A P颗粒 ) ， S A P尺寸较小 ， 吸水过程 中， 一部分颗粒瞬间达到吸水平 上接第 9 7页 【 8 】方祥位， 申春妮， 杨德斌 ， 等 混凝土硫酸盐侵蚀速度影响因素 研究【 J 1 建筑材料学报， 2 0 0 7 ， l O ( 1 ) ： 5 9 9 6 9 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准 s 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 9 1 0 】 王琴 ， 杨鼎宜 干湿循环对混凝土硫酸盐侵蚀的影响 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 2 2 2 4 【 】 张亚梅， 陈胜霞 ， 高岳毅 浸一 烘循环作用下橡胶水泥混凝土的 性能研究【 J _ 建筑材料学报 ， 2 0 0 5 ( 1 2 ) ： 6 6 5 6 7 1 1 2 】 高润东， 赵顺波， 李厌斌， 等 干湿循环作用下混凝土硫酸盐侵 1 0 0 图 6水化 7 d时 SAP形态 衡 ， 把一些未来得及吸水的颗粒包裹在内， 使得其吸水困 难 ， 这些吸饱水的和未来得及 吸水的颗粒 以及一些吸 了一 部分水的颗粒相互黏聚成团 ， 如果加入水泥浆中则相 当于 引入 了较大的孔洞缺 陷， 从而对混凝土抗压强度产生较大 影响。 另一方面可能是引入了更多气孔， 增加了孔隙率， 降 低 了混凝 土的抗压强度。 但是 随着 S A P掺量的增加 ， 混凝 土的抗压强度并没有呈现指数关 系下降 ， 而是降低幅度逐 渐减小。 也就是说 S A P掺量较高时， S A P的放水效果要好 于掺量较低时的放水效果。 3结论 ( 1 ) 在混凝 土中掺入 S A P后 ， 新拌混凝土的坍落度增 加 ， 流动性增大 ， 且随着 S AP 掺量的增加 ， 坍落度增 大幅 度增加。 ( 2 ) 随龄期的增长 ， 不 同 S A P掺量 的混凝土 的抗压强 度在不断增长， 掺加 S AP 混凝土强度发展规律与基准混凝 土相似 。 掺入 S A P 后 ， 混凝土 的抗压强度有所 降低 ， 且 随 着其掺量的不断增加， 抗压强度也在逐渐降低 ， 但降低幅 度逐渐减小。 参考文献： 1 杨占印， 曹德光 高性能混凝土的发展现状及应用探讨 J 】 _ 建筑 技术开发 ， 2 0 0 4 ， 3 1 ( 4 ) ： 1 2 1 5 I 2 黄志 辉 ， 施 养杭 高性能混凝 土及其应 用前景【 J 基建 优化 ， 2 0 0 5 ， 2 6 ( 2 ) 3 曾玉珍 国际高性能混凝土技术发展 水平展望 J 1 _ 国外公路 ， 1 9 9 9 ， 5 ( 1 ) 【 4 】J E NS ON 0 M， HAN S EN P F Au t o g e n o u s d e f 0 m a t i m a n d c h a n g e o f t h e r e l a l i v e h u mi d i i n s i l i c a f u me - mo d i fi e d c e m e n t p a s t e 【 J 1 A C I M a t e r i a l s J o u r n al， 1 9 9 6 ， 9 3 ( 6 ) ： 5 3 9 5 4 2 5 B E N T Z D P， S NY DE R K AP r o t e c t e d p a s t e v o l u me i n c o n c r e t e e x t e n s i o n t o i n t e r n al c u r i n g u s i n g s a t u r a t e d l i g h t w e i g h t fi n e a g g r e g a t e 叨 C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 9 ， ( 2 9 ) ： 1 8 6 3 1 8 6 6 胡曙光 ， 周宇飞 ， 王发洲 ， 等 高吸水性树脂颗粒对混凝土自收 缩与强度的影a f t J 华中科技大学学报 ， 2 0 0 8 ， 2 5 ( 1 ) ： 2 5 2 7 作者简介： 联 系地 址 ： 联系电话 ： 刘芳( 1 9 8 5 一 ) ， 女 ， 助理工程师 ， 从事混凝土检测和咨 询工作 。 天津市东丽开发 区一经路 2 5 号 天津市路桥技术工 程中 ( 3 0 0 3 0 0 ) l 5 9 2 2 2 7 31 1 5 蚀劣化机理试验研究 J 】 土木工程学报， 2 0 1 0 ， 4 3 ( 2 ) ： 4 8 5 4 1 3 】 李凤兰， 孙心静， 高润东， 等 长期浸泡作用下硫酸根离子在混凝 土中的传输规律试验研究叨 灌溉排水学报 ， 2 0 1 0 ， 2 9 ( 1 ) ： 9 0 9 2 作者简介 ： 联系地址 ： 联系电话 ： 张迪( 1 9 8 7 一 ) ， 男 ， 硕士研究生， 研究方向 ： 主要从事混 凝土结构耐久性研究。 北京市朝阳区平乐园 1 0 0 号 北京工业大学( 1 0 0 1 2 4 ) 1 5 2 01 2 2 9 5 0 4 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 苫 魑出 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m