丁苯乳液改性水泥混凝土弯曲性能研究.pdf

周明凯 等 ： 丁苯乳液改性水泥混凝土弯 曲性 能研 究 文章 编 号 ： 1 0 0 1 9 7 3 1 ( 2 0 1 4 ) 2 0 2 0 0 4 3 0 6 丁苯乳液 改性水 泥混凝土弯 曲性 能研 究 周明凯 ， 方 东 ( 武 汉理 工大 学 建筑 材料 国家 重点 实验 室 ， 武 汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘 要 ： 研 究 了丁 苯乳 液掺 量对 混凝 土 压折 比、 最 大 弯曲荷 载挠 度 、 弯 曲韧 性 系数 等 弯 曲性 能 的 影 响 以及 相 互 之 间 的 关 系。 结 果 显 示 乳 液 掺 量 由 0提 高 至 6 O 时 ， 混 凝土 的 抗 弯拉 强度 与 弯 曲韧 性 系数 呈 现 先 提 高后 降低 的现 象 ； 当乳 液 掺 量 为 1 7 时 ， 混 凝 土 的 抗 弯拉 强度 达 到 最 大值 7 5 4 MP a ， 而 当乳 液 掺 量 为 1 9 时 ， 混 凝 土 的 弯 曲韧 性 系数 达 到 2 0 2 9 ； 混凝 土 最 大弯 曲荷载 对应 挠度 值 随乳 液掺 量 的增加 则 大 致呈 现 线性 增 大 的变化 趋 势 ； 而压 折 比呈 现 先 降 低后 升 高的 变化 规 律 ， 在 丁 苯乳 液掺 量 为 1 9 时达到 最 小值 。弯 曲荷 载一 挠 度 曲 线特 征 显 示 改性 后 混凝 土 弯 曲 变 形 能 力随乳 液掺 量 的 增加 而逐 渐 增 强 ， 综 合 考 虑 聚 合 物 乳 液 的成 本 ， 建 议 丁 苯 乳 液 的最 佳 掺 量 为 1 3 1 5 。 经过 数 据 归纳分 析 ， 当乳 液 掺 量 2 1 时 ， 压折 比 、 最 大荷 载 挠 度 随 弯 曲韧 性 系数 的提 高 而 分 别 呈 指 数 降 低 、 线 性增加 。 关 键词 ： 丁苯 乳液 改性 水 泥混凝 土 ； 弯 曲韧 性 ； 挠 度 ； 压 折 比 中图分 类号 ： T B 5 2 8 文献标 识码 ： A DO I ： 1 0 3 9 6 9 i i s s n 1 0 0 1 9 7 3 1 2 0 1 4 2 0 0 1 0 1 引 言 聚 合物 乳液 改性 水泥 混凝 土相 对普 通 水 泥混 凝 土 在抗弯拉强度性 能、 耐久性 能以及脆性等方面都有不 同程度 的改善作用口 ， 其 中丁苯乳液对水泥混凝土 的 改性 效 果尤 为 突 出 。 。姚 红 云 、 梁 乃 兴 对 羧基 丁 苯 聚合物掺量为 1 5 条件下改性混凝土的弯 曲性能、 耐 久 性 和成本 都 进 行 了研 究 ， 并 与普 通 水 泥 混 凝 土 进 行 对 比， 发现经过 1 5 丁苯乳液改性的混凝土相对普通 水 泥混 凝 土 ， 2 8 d龄期 下抗 折 强 度 提 高 3 8 ， 弯 拉 弹 性 模量 降低 1 7 6 ， 抗 折破 裂 能增 加 1 3 5 ， 断 裂韧 度 提高 6 O ， 同时耐磨性、 干缩性能均有所改善 ， 结果显 示 丁 苯乳 液掺 量 为 1 5 的改 性 混 凝 土 性 价 比相 对 普 通水泥混凝土提 高 3 6 。从上述数据来 看聚合物乳 液的加入对混凝土 的弯 曲性 能具有显著 的提高作用 ， 但是该研究只对乳 液掺量为 1 5 9 5 的改性混凝土进行 了对 比研 究 ， 提 出 丁苯 乳 液 改 性 水 泥 混凝 土 的优 势所 在 ， 并没 有 总结 不 同 乳液 掺 量 对 混 凝 土 各 项性 能 的影 响规律 ， 也没 有 根 据 不 同 的性 能 指 标 提 出 合适 的乳 液 掺 量 ， 而大掺 量 条 件 下 聚合 物 乳 液 对 水 泥 混 凝 土 弯 曲 特 性 的影 响还不 得 而知 。 另 外 ， 根 据材 料力 学 的相关 理 论E 7 ， 可 以用 最 大 弯 曲荷载对应挠度值来表征材料的韧性 ， 我国相关 聚合 物改性砂浆标 准 中也采 用压折 比表征其韧 性_ 8 。王 茹 、 王 培铭 9 对 苯丙 乳 液 砂 浆 的弯 曲 挠 度 和 压 折 比及 其关 系 进行 了研 究 ， 发 现 在 苯 丙 乳 液 掺 量 为 0 2 O 条 件下 压折 比和 横 向变形 值 随聚合 物乳 液 掺量 的增 加 而 分别 呈指 数 和线 性 形 式 增 大 ， 压 折 比与 横 向变形 均 可 以对 苯丙 乳液 改性 砂 浆 进 行 表 征 ， 而 对 于 丁 苯 乳 液 改 性水 泥混 凝土 而 言 ， 是 否存 在相 同 的变 化 规 律 还 有 待 进一 步研 究 。 鉴 于 以 上 问题 ， 本 文 对 丁 苯 乳 液 掺 量 为 0 6 0 9 6 条件下改性混凝土的抗弯拉强度 、 压折 比、 最大弯 曲荷 载挠度 以及弯曲韧性等弯曲性能进行 了研究 。同时揭 示压折 比、 最大弯 曲荷载挠度值与弯 曲韧性系数之间 的关 系 ， 提 出丁 苯 乳 液 改性 水 泥混 凝 土 弯 曲韧 性 更 合 理 简便 的表 征方 式 ， 此外 ， 通 过 比较 丁 苯乳 液 对混 凝 土 各项弯 曲性能的改善作用， 考虑材料的成本等 因素 ， 对 改 性混 凝 土 中的乳 液提 出更 加合理 经 济 的掺 量 范 围 。 2 原材料与实验方法 2 1 原材 料 水泥采 用湖 北华 新 生产 的 P O 4 2 5水 泥 ， 符 合 GB 1 7 5 2 0 0 7 通 用硅 酸盐 水 泥 、 普 通 硅 酸 盐 水 泥 的相 关标 准要 求 。 羧基 丁苯 聚合 物乳 液 ： 由上 海 巴斯夫 生产 ( 市售 ) 。 固含量 ( I S O 1 6 2 5 )： 5 0 5 2 ； p H 值 ( I S O 9 7 6 )： 7 8 1 0 ； 粘 度 2 5 ： 3 5 1 5 0 MP aS ； 平 均 粒 径 1 5 0 n m； 玻 璃化 温度 1 3 ； 表 面张力 3 0 4 8 mN m。 粗集 料 ： 采用 石 灰 岩 碎 石 ， 最 大 粒 径 为 9 5 mm， 5 1 0 1 1 1 1 1 1 连 续 级 配 ； 砂 ： 采用 石灰 岩 机 制 砂 ， 细 度 模 数为 2 6 ； 水 ： 采 用 自来水 。 2 2 实验方 法 固定 水 泥用 量为 3 5 0 k g m。 ； 水 灰 比为 0 3 2 ， 采 用 * 基金项 目： 湖北省 交通运输厅科技资助项 目( 2 0 1 1 7 0 0 3 2 7 ) 收到初稿 日期 ： 2 0 1 4 0 3 0 6 收到修改稿 日期 ： 2 0 1 4 0 5 1 3 通讯作者 ： 方 东 ， E - ma i l ： 4 7 9 4 6 1 l 1 8 q q c o rn 作者简介 ： 周 明凯( 1 9 6 4 ) ， 男 ， 博士 ， 教授 ， 博士生导师 ， 从 事道路水泥混凝土方面研究 。 2 ()(4 4 助 雪 孝 料 2 0 1 4 年第2 0 期( 4 5 ) 卷 丁苯乳 液 掺 量 分 别 为 0 ， 9 ， 1 1 ， 1 3 ， 1 5 ， 1 7 ， 1 9 ， 2 1 ， 3 0 ， 4 5 和 6 O ( 质 量 分 数 ， 以水 泥 质 量 为基准) ， 标准养护至 2 8 d后测定相关性能数据。 混凝 土 的抗 折强 度 、 抗压 强度 均根 据 公路 工 程水 泥及 水泥混 凝 土试 验 规 程 ? J TG E 3 0 2 0 0 5 。最 大 弯 曲 荷载对应挠度 ： 在试件承受弯曲过程中， 达到最大弯曲 荷载 时记 录小 梁 试 件跨 中垂 直 于 轴 线 方 向 的线 位 移 。 弯 曲韧性 系数 采用 日本 混凝 土标 准 J S C E S F 4 。 3 结果 与分析 3 1 压 折 比 表 1 、 图 1 - 3 显 示 了乳 液 掺 量 0 6 O 条 件 下 ， 丁 苯乳液改性水泥混凝土的 2 8 d抗弯拉、 抗压强度与两 者 的 比值 。可 以看 到 当乳 液 掺 量 由 0提 高 至 6 O 的 过 程 中 ， 混凝 土 的抗 弯 拉 强 度 呈 现先 增 大后 减 小 的变 化 规 律 。丁苯 乳 液掺 量 为 1 3 时 ， 混 凝 土 的抗 弯拉 强 度 为 7 3 2 MP a ， 相 对乳 液掺 量为 0的普 通 水泥 混凝 土 提高 4 8 ， 提 高 幅度较 大 ； 当继 续 提高乳 液 掺 量 至 1 7 时 ， 抗 弯 拉 强度 提 高 至最 大 值 7 5 4 MP a ， 变 化 幅 度相对 4 仅提高 1 ； 此后再提高乳液掺量时 ， 混凝土 的抗 弯拉 强 度 则 出现 降 低 现 象 。当 乳 液 掺 量 为 6 0 时， 混凝土抗弯拉强度仅为 1 的 4 8 。另外 ， 乳液掺 量 过 大 ， 也 容易 造成 成本 的提 高 。因此 ， 从 抗 弯拉 强度 数据来看 ， 当乳液掺量为 1 3 时， 混凝土 的改性效果 较 好 。 表 1 不 同乳 液掺 量对 混凝 土各项 性 能的影 响 Ta bl e 1 Ef f e c t s of di f f e r e nt l a t e x c on t e nt o n t he p r o pe r t i e s o f c onc r e t e 编 号 乎 液 ， 抗 折 强度抗 压 强 度压 折 比最 大荷 载弯 曲韧 靳百 ， 土祈比 一 掺 量 MP a MPa 挠 度 ram 性 系数 1 0 5 05 5 4 7 1 0 83 0 3Z 0 4 5 7 2 9 6 85 5 3 7 7 4 0 61 1 2 37 3 i l 7 32 5 2 4 7 1 6 0 7 1 5 2 4 1 3 7 48 51 8 6 9 3 0 79 1 8 14 5 l 5 7 52 51 1 6 8 O 0 83 1 8 9 6 I 7 7 5 4 5 O 3 6 67 0 86 1 9 68 7 l 9 7 45 49 5 6 6 4 0 89 2 0 29 8 2l 7 3 4 8 6 6 66 0 91 2 0 27 9 3 O 5 4 37 3 6 91 1 06 1 7 5l 1 0 4 5 3 42 28 6 8 36 1 34 l_ 5 11 1 1 6 O 2 4 2O 1 8 38 1 6 1 4 根 据 图 2来 看 ， 丁苯 乳 液 改性 水 泥 混凝 土 的抗 压 强度则是随着乳液掺量 的增加而呈现线性 下降的变化 趋势 ， 即乳液掺量越大 ， 抗压强度越低， 线性 回归公式 显示具有较高 的相关性 。丁苯乳液掺量为 1 7 时 ， 抗 压强度相对于乳液掺量为 0的 1 降低 8 ， 因为丁苯 乳液 成 膜后 的 弹性 模 量 低 于 混 凝 土 中其 它 组 分 ， 导 致 丁苯 乳 液改性 水 泥混凝 土 整体 弹性模 量 较普 通 水 泥混 凝土 低 ， 在试 件 受压过 程 中 ， 产 生相 同形 变条 件 时 所需 的荷载降低 ， 因此丁苯乳液改性混凝土的抗压强度 随 着乳液掺量的增加而出现降低的现象 。 Fi g 1 The 2 8 d f l e xu r a l s t r e ng t h o f wi t h di f f e r e nt l a t e x c o nt e nt 图 2 改 性混凝 土 2 8 d抗压 强度 变 化 Fi g 2 The 2 8 d c o m p r e s s i v e s t r e ng t h o f m o di f i e d c o n c r e t e wi t h d i f f e r e n t l a t e x c o nt e nt 图 3显示了不同乳液掺量条件下混凝土抗压强度 与抗弯拉强度的比值 ， 乳液掺量为 0的 1 对应压折比 为 l O 8 3 ， 抗 压 强 度 要 远 远 大 于 抗 弯 拉 强 度 。 随着 乳 液 掺量 的增 加 ， 压 折 比逐 渐 下 降 。当加 入 l 3 的丁 苯 乳液时 ， 压折 比降至 6 9 3 ， 相对 1 下降 3 6 ， 降幅较 大 。当掺入 1 9 乳液时 ， 压折 比达 到最低值 6 6 4 ， 变 化 幅度 较小 。而 当乳 液 继续 增 大 时 ， 压 折 比又 出 现 增 加 现象 ， 1 O 乳液 掺 量 为 4 5 的试 样 对应 压 折 比又 增 加 至 8 3 6 。由压 折 比指标 来 看 ， 乳 液 掺 量 为 1 3 时 ， 混 凝 土就达 到 较低 的压 折 比 ， 与压 折 比最 低 值 对 应 的 乳 液掺 量 为 1 9 9 6 试 样 相 比 ， 仅 相 差 0 2 9 ， 可 以 确 定 1 3 为较合 适 的乳液 掺量 。 乳液掺量， 图 3 压 折 比 变化 Fi g 3 The r a t i o of t he c ompr e s s i ve s t r e n gt h t o f l e xur a l s t r e n g t h ( c f ) 3 2最大 弯 曲荷载 挠 度 图 4显示 了不 同丁 苯 乳 液 掺 量 条 件 下 ， 混 凝 土 小 周 明凯 等 ： 丁苯乳 液改性水泥混凝土弯 曲性能研究 弹模 大得 多 ， 在 弯 曲荷 载不 断增加 过程 中 ， 固定支 柱 对 材料产生局部位移 ， 导致弯 曲荷载随挠度呈现 曲线变 化 ； ( 3 )从掺入乳液的试件来看 ， 在其到达最大弯 曲荷 载 时 ， 曲线 并 没有像 空 白样 陡然 下 降 ， 而 是存 在 不 同程 度 的塑性变化 ， 乳液掺量越大可以看到更加圆润 的峰 ； ( 4 )掺入乳液的试 件随着小梁弯曲荷载不断增 大， 裂 纹逐 渐扩 展 ， 直至后 期 依然存 在 一定 的残 余 塑性 形 变 ， 并不 是完 全 的分离 断 裂 。上 述 的 4种 变 化特 征 均 随着 丁苯乳液掺量的增加 而更加 明显 ， 充分说 明了适量聚 合物乳液的加入能够改善水泥混凝土材料韧性不足 的 缺 点 。 对 以上 曲线进 行积 分并 按 照相关 标 准得 到不 同丁 苯乳液掺量条件下改性 混凝土 的弯 曲韧性系数变 化 ， 如 图 6所示 。 梁试 件 承受 最大 弯 曲荷 载时对 应跨 中挠 度 值 的变化 。 Fi g 4 The d e f l e c t i on a t ma x l o a d o f m o di f i e d c o nc r e t e wi t h di f f e r e nt l a t e x c o nt e n t 由图 4可见 ， 混凝土 的最大弯 曲荷载挠度与丁苯 乳液掺量大致 呈现线性 增加 的关 系。即乳液 掺量越 大 ， 混凝土最大弯曲荷载对应的挠度值越高 ， 说明弯 曲 变 形 的 能 力 越 强 。 1 空 白 样 所 对 应 的 挠 度 值 仅 为 0 3 2 mm， 小粱试件的弯曲变形能力差 。当掺人 l 3 的 丁苯乳 液 后 ， 最 大 弯 曲荷 载 挠 度 增 加 至 0 7 9 mm ， 提 高 1 4 7 9 6 ， 可见 由于 聚合 物 柔 性组 分 的 加入 ， 混 凝 土 的弯 曲变形 能力 得 到大 幅增加 。 3 3 弯 曲韧性 系数 图 5显 示 了乳 液 掺 量 分 别 为 0 ， 1 5 ， 3 0 ， 4 5 和 6 0 时改性水 泥混凝土 的弯 曲荷 载随试 件跨 中挠 度 的变 化 曲线 。 图 5 不 同丁苯 乳液 掺 量下 改性 混凝土 弯 曲荷 载一 挠度 变化 曲线 Fi g 5 The c u r v e o f b e nd i ng l o a d d e f l e c t i on o f m o di fle d c o nc r e t e wi t h d i f f e r e n t l a t e x c o nt e nt 可 以看 到 在乳 液 掺 量 为 0时 ， 混 凝 土 表 现 出较 为 典型的脆性断裂特征， 当其弯 曲荷载达到最大值后很 快发生断裂。曲线峰值 变化较为尖锐 ， 而通过掺入 不 同掺 量 的丁苯 乳 液 之 后 ， 可 以看 到 曲线 特 征 发 生 明 显 变化 ： ( 1 )曲线 由 0向最大弯 曲荷载变化阶段 ， 随着乳 液掺量 的提高， 大致斜 率逐渐降低 ， 可见乳液掺量越 大 ， 使混凝土材料在受到相 同弯 曲荷载时产生 的变形 越大 ； ( 2 )乳液掺量为 0的空 白样变化 接近于一条 直 线 ， 即弯曲荷载随挠度呈线性变化关系 ， 而乳液掺量为 4 5 ， 6 O 时 ， 该 阶段 曲线 变 化 呈 明显 的弧 形 ， 主要 由 于乳液掺量较大时， 降低了材料 的弹性模量 ， 弯拉实验 过程 中采 用 的钢制 固定架 相对 乳液 改性 水 泥 混凝 土 的 籁 掣 ： 直 静 图 6 改性 混凝 土弯 曲韧性 系数 变化 Fi g 6 The f l e xur a l t o ug hne s s c oe f f i c i e nt of m o d i f i e d c o n c r e t e wi t h d i f f e r e nt l at e x c ont e nt 可 以发 现 乳 液掺 量 由 0逐 渐 增加 至 6 0 时 ， 混 凝 土 的弯 曲韧性 系数 先 增 大后 减 小 ， 在 乳 液掺 量 为 1 9 时 出现最 大值 。在 乳液 掺量 分别 为 0 ， 1 5 和 1 9 时 ， 弯 曲韧性 系数 分别 为 0 4 5 7 ， 1 8 9 0和 2 0 2 9 MP a 。可 见乳 液掺量 为 1 5 9 6 时 ， 试 样 的弯 曲韧 性 就 获 得 了较 大 程度 的提高 ， 相对 1 空 白样提高 4 1 4倍 ， 而与乳液掺 量 为 1 9 9 6 时 所 对 应 的 最 大 值 相 比 ， 两 者 仅 相 差 0 1 2 9 MP a ， 可见掺入 1 5 的丁苯乳液 ， 混凝土 即可 出现较佳的改性效果。由此从弯曲韧性系数 的指标和 材料成本考虑， 最佳乳液掺 量应该为 1 5 ， 在此基础 上继续掺入乳液 ， 对材料韧性的提高作用减弱 ， 而掺量 过 多反 而 出现下 降 ， 材 料成 本也 相对 提高 。 结合 以上关于丁苯乳液对混凝土各项性能影响的 研究 结 果 来 看 ， 本 文 建 议 丁 苯 乳 液 的 最 佳 掺 量 在 1 3 1 5 之 间 。 3 4 压折 比 、 最 大弯 曲荷载挠 度 与弯 曲韧 性 系数 之 间 的相互 关 系 为揭示上述各指标之 间的关 系， 以乳液掺量 0 6 O 下试件的弯 曲韧性系数为横坐标 ， 分别 以压折 比、 最 大荷 载挠 度为 纵坐 标 作 图 ， 如 图 7 ， 8所 示 。 由 图 7 ， 8所对 应 的点来 看 ， 难 以归 纳 出较 为 明显 的变化 规 律 。 当聚合 物乳 液掺 量 过 大 时 ， 改 性 混 凝 土 性 质发 生 较 大 的变化 ， 尽管变形能力提高、 最大荷载挠度也存在一定 2 o o 4 6 助 能 材 ( 4 5 ) 卷 的增加， 但是其抗弯拉、 抗压强度性能、 弯曲韧性均大 幅度 的 降低 。因 此 改 变 乳 液 掺 量 范 围 ， 探 讨 其 在 0 2 1 时 ， 压折比、 最大荷载挠度与弯曲韧性系数三者之 间 的关 系 ， 作 图如 9 1 1 所示 。 弯 曲韧性系数I M P a 图 7 压折 比与弯 曲韧性 系数 之 间关 系 Fi g 7 Th e r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e r a t i o o f c f a n d f l e x ur a l t o ug hne s s c o e f f i c i e nt E 暑 爝 瓣 撂 坷 葺 弯 曲韧性系数I M P a 图 8 最大 荷载挠 度 与弯 曲韧 性系数 之 间关 系 Fi g 8 The r e l a t i o ns hi p be t we e n t he de f l e c t i o ns a t m a x l o a d t o t h e f l e xu r a l t ou gh ne s s c oe f f i c i e nt Fi g 9 Th e r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e r a t i o o f c f a n d t he de f l e c t i o n a t m a x l o a d Fi g1 0 Th e r e l a t i o ns hi p b e t we e n t he d e f l e c t i o n a t ma x l o a d a nd t he f l e x ur a l t o ug hne s s c oe f f i c i e nt 图 1 1 压 折 比与最 大荷 载挠度 之 间 的关 系 Fi g 1 1 Th e r e l a t i o n s h i p b e t we e n t h e r a t i o o f c f a n d t h e d e f l e c t i o n a t ma x l o a d 由图 9中试件压折 比与乳液掺量 的关 系可 以看 到， 随着乳液掺 量 由 0增加至 2 1 时， 压折 比以指数 形式下降 ， 降低幅度逐渐放缓 ， 两者具有较 高的相关 系 数 ， 为 9 9 7 。当乳液掺量由 0提高至 1 5 时 ， 压折 比由 1 0 8 3降 低 至 6 8 0 ， 变化 较 为 明 显 ； 而 乳 液 掺 量 由 1 5 0 4 提高至 2 1 9 6 时 ， 压折 比由 6 8 0降低至 6 6 4 ， 变 化程 度显 著减 弱 ， 导致 压折 比 随弯 曲韧 性 系数 的 变化 敏感度降低 。 图 1 0显示 了乳 液掺 量从 0提 高 至 2 1 时试 件 最 大荷 载挠度 与 弯 曲韧 性 系 数 之 间 的关 系 ， 可 以看 到最 大荷载挠度随着弯曲韧性系数 的提高而呈线性增加 ， 最大荷载挠度由 0 3 2 mm 提高 至 0 9 1 mi t t 时， 弯 曲 韧性 系数 则 由 0 4 5 7 MP a 提 高 至 2 0 2 7 MP a ， 相 关 系 数达到 9 9 6 ， 表明最大 挠度值 在乳 液掺量 为 0 2 1 时 ， 能够较 好 的对混 凝土 的弯 曲韧 性值 进行 表征 。 由图 1 1反 映了压 折 比与 最 大 荷 载 挠 度 之 间 的关 系 ， 随着 混凝 土最 大荷载 挠度 的增 加 ， 压折 比大致 以指 数形 式 提 高 ， 当 最 大 荷 载 挠 度 由 0 3 2 mm 增 加 至 0 7 9 mm时 ， 压折 比由 1 O 8 3降低至 6 9 3， 变化幅度 相对显 著 ， 而 当最 大荷 载 挠度 由 0 7 9 mm 增 加 至 0 9 1 mm时 ， 压折 比仅从 6 9 3降低 至 6 6 6 ， 变化幅 度 大大 减小 ， 同样 压 折 比对 最 大 荷 载挠 度 的变 化 敏 感 程 度减 弱 。 因此 ， 从 以上 的研究 可 以得 到 ， 在 丁苯 乳 液 掺量 2 1 时 ， 混凝 土 的抗弯 拉 、 抗 压强 度 和弯 曲韧 性 均 出现 降低 ， 压折比和最大荷载挠度均不能对改性混凝土 的 弯曲韧性进行良好的表征 ； 而在乳液掺量2 1 时， 最 大弯曲荷载挠度与弯曲韧性系数之间呈现线性增加 的 关 系 ， 两者 的相 关 系 数 均 达 到 9 9 以上 ， 说 明最 大 弯 曲荷载挠度能够对丁苯乳液改性水泥 昆 凝 土的弯曲韧 性 进行 良好 的表 征 ； 而压 折 比则 随 着 丁苯 乳 液 改 性 水 泥混凝土弯曲韧性 系数的增大而呈指数形式提高 ， 虽 然 两者 之 间的相 关性 也 达 到 9 9 以上 ， 但 是 曲线 后半 段压折 比对最大荷载挠度的变化敏感程度 降低 ， 因此 压折比相对最大 弯曲荷载挠度而言， 其对 弯曲韧性 的 表征准 确性 相对 较弱 。 川【 1月凯 等 ： J 一 乳 液政 水泥混凝 J l 性能 研究 少 乳液 形 成的 聚合物 膜 附着 在水 化广 ： 物表 面 针 棒状 钙 矾石 、 C s H 凝胶 与 聚合 物乳 液薄 膜 相互 交织 ， 形 成 相 瓦连接 的 网络 结 构 。 可 见乳 液 的 掺 人 所形 成 的 聚合 物薄膜存在以下作用 ： ( 1 )填补体 系中的空隙， 有效减 少 体系 中的孑 L 隙 率 ； ( 2 )与 水泥 水化 产 物 共 同形 成 相 互 交织 的网络 结 构 ； ( 3 )聚 合物 薄 膜 稳 定 地 粘 附 在 水 化 产物周 围 ， 进 一 步提 高体 系 的粘结 能 力 。因此 ， 聚合 物乳液的掺入对水泥混凝土的弯曲韧性 、 弯 曲能力存 在一 定 的提 高作用 。 3 5 微 观形 貌 采川 电 于 I ll 微 镜 观察 7 d龄 1 9 J 时 同 聚 合物 乳 液 掺 垃条件 下? 昆凝 上的 微观 肜貌 女 I 】 1 2 1 5所示 。 图 1 2 乳 液掺 量 0( 5 0 0 0 ) Fi g 1 2 The l a t e x c o nt e n t i s 0( 5 0 0 0) Fi g 1 4 I h c l a t e x c on t e nt i s 3 0 ( 5 0 00) Fi g l Th e l a t e x c on t e nt i s 3 0 ( 2O 0 00) 根 椭 电镜 ( S E M ) 观 察 I1 lf 发现 ， 乳 液 掺 量 为 0时 ， 侄 放大 5 0 0 0倍 条 什下 ， 存 很 多 规则 的 、 黑 色 的孔 洞 、 缝 隙 ， j 附 近 域显 示 棱 角分 日 J 】 的针 棒状 钙 矾 以及 纤维 状 、 网络 状 的 S H 凝 胶 ； 掺 入 1 5 乳 液后 发现 ， 1 3- J 黑 色 的孔 隙卡 对 I 冬 I 1 2得 到大 幅减 Fi g 1 6 The l a t e x c on t e n t i s 4 5 ( 5 0 0 0) Fi g 1 7 The l a t e x c o nt e nt i s 4 5 ( 2 0 0 00) 当聚合 物乳 液掺 量 提 高至 3 O 后 ， 可 以 看到 覆盖 的乳 液薄 膜 明 变 厚 ， 难 以发 现 原 先 棱 角分 明 的水 泥 水 化产物 。 在放 大 2 0 0 0 0倍 条件 下 ， 叮以 看 到 乳 液 薄 膜 覆盖 下水 泥水 化 产 物 生 长 所 引起 的 凸起 ， 相 互 之 间 存 在较 少的 接 触 ； 当 乳 液 掺 量 为 4 5 时 可 以看 到 水 泥 与其 水化 产物 均 被 较 厚 的 乳 液覆 盖 ， 难 以 看 到 明 显 的水化 产物 ， 在 放 大 2 O 0 0 0倍 条 件 下 少 数 位 置 发 现 水 化产 物 的生 长所造 成 的微 量 凸起 ， 可 见乳 液掺 量过 大 时 ， 对水 泥 的水化 有 所阻碍 ， 同时减牙 对 水 泥 水化 产 物 之间的连接 ， 对混凝土整体的力学性能存在一定的减 弱 作 用 。 4 结 论 ( 1 ) 丁 苯 聚 合 物 乳 液 掺 量 由 0向 6 0 变化 时 。 混 凝 土 的 2 8 d抗 弯拉 强 度呈 现 先增 加 后 降低 、 抗 压 强 度逐渐降低 、 压折 比先下 降后升高的变化规律。在乳 液掺 量 为1 7 时 试 件 抗 折 强 度 达 到 最 大 值 7 5 4 MP a ， 相对未掺乳液 的普通水 泥混凝土提 高 了 2 4 9 MP a 。 而 乳液 掺最 为 l 9 时 压折 比为 6 6 4 ， 达 到 2 0 0 4 8 最小值 。 勤 财 料 2 0 1 4 年 第2 O 期( 4 5 ) 卷 ( 2 ) 混凝土 的最大弯曲荷载挠度随聚合物乳液 掺量从 0提高至 6 O 时大致呈现线性增加 的变化规 律 。丁苯 乳液 掺量 为 1 5 时 ， 对 应 值 为 0 8 3 mm， 相 对空白样提高约 2 6倍 ； 而混凝土 的弯曲韧性 系数先 增大， 在乳液掺量为 l 9 时达到最大值 2 0 2 9 MP a后 又逐渐下降。在乳液掺量超过 2 1 时， 材料的强度性 能、 弯 曲韧性都 出现 明显降低。综合考虑 丁苯乳 液改 性水泥混 凝土 各方 面性能 和成本 ， 乳 液适 宜掺 量为 1 3 1 5 。 ( 3 ) 在 丁苯乳 液 掺量 2 1 时 ， 压折 比和最 大 荷 载挠度均不能对其弯曲韧性进行表征 ； 而在丁苯乳液 掺量2 1 时， 压折比、 最大弯曲荷载挠度与弯曲韧性 之间分别呈指数下降 、 线性增加的关系， 两者 的相关 系 数均达到 9 9 以上 。而最 大弯曲荷载挠度相对压折 比能更 加 准确地 对 丁苯乳 液改 性水 泥混 凝 土 的弯 曲韧 性进 行表 征 。 ( 4 ) 通 过 S E M 发 现 ， 乳 液 掺量 为 1 5 时 ， 乳 液 对混凝土中的空隙进行填补 ， 降低体系的孔隙率 ； 聚合 物薄膜与水泥水 化产物共 同形 成相互交织 的网络结 构 ， 聚合物较好的粘结性能进一步提高水化产物之 间 的粘结 。但乳液掺量提高 至 3 o ， 4 5 时 ， 形 成过厚 的聚合物膜 ， 将水泥及其水化产物均包裹在一起 ， 对水 泥 的水化起 到 一定 的 阻碍 作 用 ， 导 致 材 料 力学 性 能 的 降低 。 参 考文献 ： 2 E 3 E 4 2 E s 6 7 E 8 E 9 Zho ng Shi yu n The a ppl i c a t i o n of po l y m e r i n c o nc r et e E M B e i j i n g ：C h e mi c a l I n d u s t r y P r e s s ，2 0 0 3 1 6 7 1 8 5 Xu Fa n gRe s e ar c h o n p ol y me r mod i f i e d c e m e nt c o nc r e t e r o a d s u r f a c e f u n c t i o n a l l a y e r u s i n g o n e t i me p a v i n g c o n _ s t r u c t i o n t e c h n o l o g y E D Wu h a n ：Wu h a n Un i v e r s i t y o f Te c h no l o gy，2 01 029 32 W a n g Ru，L i Xi n g u i ，W a n g Pe i m i n g I n f l u e n c e o f p o l y me r o n c e me nt h yd r a t i o n i n SBR- mod i f i e d c e me n t p as t e s E J J C e me n t a n d C o n c r e t e Re s e a r c h ，2 0 0 6 ， ( 3 6 ) ： 1 7 4 4 17 51 Ya o Ho n g y u n ，Li a n g Na i x i n g，S u n Li j u n Pr o p e r t y s t u d y of SD6 22 S po l y mer mod i f i e d c o nc r e t e a nd t h e a na l y s i s of mo d i f i c a t i o n me c h a n i s m J J o u r n a l o f B u i l d i n g Ma t e r i a l s ，2 0 0 5 ， 8 ( 1 )： 3 0 3 6 Yos hi h i k o Oha m a Han db oo k o f po l y m e r - mod i f i e d c on c r e t e a n d mo r t a r p r o p e r t i e s a n d p r o c e s s t e c h n o l o g y M W i l l a m And r e w Pu bl i s h i n g，1 9 95 W a n g Ru， W a n g Pe i m i n g Ef f e c t of s t yr e n b ut a di e n。 r u b b e r l a t e x p o wd e r o n c e me n t h y d r a t e s J J o u r n a l o f t h e Ch i n e s e Ce r a mi c S o c i e t y，2 0 0 8 ，3 6 ( 7 ) ： 9 1 2 - 9 1 9 Wa n g P e i mi n g I n o r g a n i c n o n me t a l l i c ma t e r i a l s M S h a n g h a i ： To n g j i Un i v e r s i t y Pr e s s ，1 9 9 9 3 5 3 6 I C T9 8 4 2 0 0 5 ，Po l y me r mo d i f i e d c e me n t mo r t a r s f o r wa t e r p r o o f E s 2 W a ng Ru，W an g Pe i mi ng Tr a n s ve r s e d e f or ma t i o n a nd r a t i o o f c o m p r e s s i ve s t r e n gt h t o f l e x ur a l s t r e ng t h o SAE l a t e x - m o d i f i e d mo r t a r a n d t h e i r r e 1 a t i o n s h i p E J J o u r n a l of Bui l d i n g M a t e r i a l s，2 0 08， 1 1 ( 4)： 46 4 46 8 Re s e a r c h o n t h e f l e x u r a l pr o p e r t i e s o f S BR l a t e x mo d i f i e d c e me n t c o n c r e t e ZHOU M i n g ka i ， FANG Do ng ( Ke y La bo r a t o r y o f S i l i c a t e M a t e r i a l Sc i e nc e a nd Eng i ne e r i ng o f M i ni s t r y o f Ed uc a t i on， W uha n Uni ve r s i t y of Te c hno l o gy，W uh a n 4 30 0 7 0，Chi n a) Ab s t r a c t ：Th e e f f e c t s of s t yr