摘要: 提高无砂混凝土的强度和疲劳寿命是其应用的关键 , 而改性剂往往能起到良好效果。一种新型聚合物外加剂作为改性剂被掺加到无砂混凝土中 , 首先通过微观分析和水泥胶浆标准试验 , 确定了外加剂合适的用量 , 然后与普通无砂混凝土以及同水泥用量、同强度等级的两种普通混凝土进行强度、收缩以及疲劳试验对比 , 试验表明该改性剂能较 大幅度提高无砂混凝土强度 , 达到规范混凝土面层强度要求 , 同时具备良好的收缩性能 , 特别是拥有优异的抗疲劳性能 , 使其达到甚至超出了混凝土面层的使用要求。
关键词: 道路工程; 聚合物改性剂; 路用性能; 无砂混凝土; 改性
Abstract : The key of noΟ fines concrete’ s application is how to improve its strength and fatigue performance , and usually additive can take good effect1As modifier , a new polymer additive was added to noΟ fines concrete1First ,right dosage of additive was confirmed by microcosmic analysis and cement slurry test1Then , strength , shrinkage and fatigue performance of the modified noΟ fines concrete were compared with those of common noΟ fines concrete and two kinds of common concrete with same cement dosage and same intensity grade through tests 1The result shows that (1) this modifying additive can improve the performance of noΟ fines concrete evidently to make the strength of surface course meet the requirement of related criterion ; (2) it has good shrinkage performance and especially excellent antiΟ fatigue performance , which make it meets or surpasses the application requirement of surface course1 Key words : road engineering ; polymer modifying additive ; road performance ; noΟ fines concrete ; modifying
引言
无砂混凝土是由水泥、粗集料和水拌制而成的混凝土 , 其理想结构模型如图 1 所示[1 ]。根据图1可知 ，无砂混凝土受力时通过骨料之间的胶结点传递力的作用 , 由于骨料本身的强度较高 , 水泥凝胶层很薄 , 水泥凝胶体与粗骨料界面之间的胶结面积小 , 因此其破坏特征是骨料颗粒之间的连接点处破坏。如能在保证一定孔隙率的前提下 , 增加胶结点的数量和面积 , 提高胶结层的强度是提高无砂水泥混凝土强度的关键[2 - 4 ]。但是目前混合料设计技术明显增加胶结点的数量和面积难度较大 , 只能从提高胶结层的强度入手 , 而采用新型改性剂改善水泥的粘结性能 , 是提高无砂混凝土的整体强度的有效手段。
为此本文拟对掺加改性剂的无砂混凝土的强度以及收缩、疲劳等力学特性做一研究 , 并与不掺加这种改性剂的普通无砂混凝土对比 , 在验证这种新型改性剂使用效果的同时 , 分析其对混凝土力学性能的影响。
1、改性剂试验
改性剂是一种高分子功能材料的共聚物 , 呈淡黄色无味胶体状 , 溶于水。
本研究在进行混凝土试验前首先采用水泥胶砂强度试验方法 , 进行了改性剂效果比较和使用剂量的试验。具体如下: 先将改性剂配成5∶ 100、10∶ 100、15∶ 100、20∶ 100 的水溶液 , 然后按水泥胶砂强度试验标准进行[5 ], 测定 28d 胶砂试块强度 , 通过比较 , 找出合适的剂量 , 结果如表1所示。
从表中数据可以看出 , 改性剂剂量在 10 %左右其强度值处于高值 , 因此下面的混凝土试验改性剂的掺入量设为10 %。同时通过图2、图3 所示的水泥净浆断面电镜照片 , 发现掺加改性剂后的水泥净浆更加细致均匀 , 说明可提高混凝土的性能与和易性
混凝土配合比及强度试验 普通混凝土配合比分2种: (1) 与无砂混凝土相同水泥用量 , 以考察在相同胶结材料情况下的混凝土性能; (2) 与无砂混凝土相近强度等级 , 以考察在相近强度等级情况下的混凝土性能。无砂混凝土配合比也分成2种: 一种掺加改性剂 , 另一种不掺加 , 以考察改性剂对其性能的研究 , 并与普通混凝土对比 , 如表2表3所示表2
结果分析
结果是裂缝的引发、扩展、回复、再引发的循环工程。每一次的循环都将不同程度的使裂缝扩展 , 使材料内部的损伤程度逐渐加重 , 并最终导致材料破坏。而在疲劳过程中 , 材料损失的积累程度则与材料介质的密实度、连续性、多组分材料的界面特性等因素密切相关。通过考察同应力比条件下 , 无砂混凝土与普通混凝土的抗折疲劳循环次数可以发现 , 普通无砂混凝土在各个不同的应力比下的抗折疲劳循环次数要低于普通混凝土。表明密级配有着更好的耐久性。同时发现加入改性剂后无砂混凝土疲劳性能大大提高 , 甚至超过了密级配混凝土。经分析可知尽管无砂混凝土中骨料间结合物较普通混凝土薄 , 但在无砂混凝土中掺入了胶体改性剂 , 它与水泥混合而成的胶凝材料改善了胶结料Ο 骨料间的界面状态 , 与普通混凝土相比具有更好的疲劳韧性 , 加强了界面延性 , 提高了界面产生裂缝的初始载荷水平
5、结语
(1) 加入胶体改性剂可显著提高无砂混凝土强度 , 接近普通混凝土并符合规范对混凝土的强度要求 , 基本弥补了无砂混凝土普遍强度不足只能用于基层的缺陷。
(2) 收缩试验表明 , 与普通混凝土相比无砂混凝土对于温度的变化表现出更强的体积稳定性以及具有更小的体积收缩率 , 而且加入改性剂能进一步减小无砂混凝土的体积变化率 , 因此具有更好的抗裂性能。
(3) 改性剂作用最明显的是显著提高无砂混凝土的疲劳寿命 , 这使其用于面层的可行性大大增加 , 拓宽了使用范围