[摘要] 本文介绍了一种单组分干粉混凝土界面剂的研制开发,为结构加固改造工程增加新的界面粘结材料。通过无机凝胶材料以及其它有机添加的优化选择,讨论了聚合物改性界面剂机理以及聚合物掺量、高效减水剂掺量、水灰比以及灰砂比对界面剂力学性能的影响,最终确定了混凝土界面剂的基本组成和配比,其性能达到JCT 90722002《混凝土界面处理剂》规定的指标要求。
[关键词] 单组分 聚合物胶粉 混凝土界面剂
引言[ 123]
在各种桥梁、隧道及房屋的建造、改造和加固工程中,常常涉及到新旧混凝土界面的结合问题,根据界面的相关理论可知,材料的结合在界面处是最薄弱的,大多数破坏都发生在界面或者从界面开始的。新旧混凝土界面结合的好坏直接影响
到施工工程的质量问题,如果界面粘结力不够,就会出现诸如出现裂缝、翘皮、剥落等现象,使整体结构的使用功能和安全性再次受损。为了避免以上问题的出现,在实际中就要选用能增加界面粘结力的材料,界面处理剂正是为了解决上述问题而专门开发的一种建筑施工材料,它在处理新老混凝土的粘结中,能增强界面的粘结性能,且其流动性与渗透性良好,在施工中的使用也很方便。所以,界面剂在工程中的应用非常广泛。
本文所述界面剂,是选用市场常见的普通硅酸盐水泥为胶凝材料,以100 目左右的细砂为骨料,再配以多种有机高分子添加剂材料,而开发出的一种性能优良的单组分混凝土界面处理剂。以供加固改造工程行业所了解和参考。
1 单组分混凝土界面剂的力学试验
由于单组分混凝土界面剂的生产、运输及使用操作都比双组分混凝土界面剂的简单,因此,本文主要依据JCT 90722002《混凝土界面处理剂》中的相关指标规定,研制了一种适用于结构加固改造的单组分混凝土界面剂, 实验方法均按JCT
90722002 中规定执行。
111 原材料及仪器
11 水泥:P.O 42. 5 R 普通硅酸盐水泥。
21 砂子:纯白石英砂。
31 超塑化剂:U25 高效减水剂。
41 增稠保水剂:羟丙基甲基纤维素醚。
51 聚合物乳胶粉:RE5044N 乳胶粉。
试验仪器为LOS250 万能试验机。
112 单组分混凝土界面剂力学性能检测
粘结强度和剪切强度的检测按JCT 907-2002《混凝土界面处理剂》规定要求执行。
2 本界面剂研制中主要影响因素的讨论
由前述可知,试验中选用了市场上比较常见的原材料,水泥为冀东42.5 早强硅酸盐水泥,骨料为100 目石英砂,塑化剂为高效萘系减水剂,保水剂为粘结度10 万的羟丙基甲基纤维素醚,聚合物胶粉为瓦克化学的RE5044N 乳胶粉,表1 为界面剂的基本配比,表2 为所研制的混凝土界面剂的力学性能。
211 聚合物乳胶粉对界面剂的改性机理
聚合物乳胶粉由于含有极性基团如- OH、-COOH等,在与混凝土等无机材料接触时,这些极性基团便在混凝土界面生成氢键,产生螯合等作用,从而使其具有优良的粘结性能。图1 是常见聚合物乳胶粉的红外光谱图,从图中可以明显的看出,聚合物乳胶粉在3400cm- 1附近有明显的吸收峰,说明有- OH 基团的存在;在1700cm- 1附近有较强的吸收峰,说明有- COOH 基团的存在。
正是由于聚合物乳胶粉含有2OH、- COOH 等基团,因此将聚合物乳胶粉添加到界面处理剂中,当水泥水化后,聚合物乳胶粉在整个无机材料中形成一个连续的有机高分子膜,与旧基材的接触面比较大,同时,聚合物所含的极性基团与基材表
面的极性基团发生作用而大大提高界面剂性能,表3 为聚合物添加量对界面剂性能的影响,从表中可以看出,随着聚合物添加量的增加,界面剂的各项性能都整体提高,说明了聚合物乳胶粉对界面剂的贡献作用,也与上面的分析相吻合。
212 灰砂比对界面剂性能的影响
灰砂比对界面剂的影响虽然没有聚合物乳胶粉那样明显,但水泥作为主要凝胶材料在整个体系中的作用尤为重要。在界面剂中加入骨料细砂主要是为了在施工过程中能形成粗糙的界面,骨料砂的目数选择应该得当,砂太细了达不到增加界面粗糙度的目的,而太粗了又会给施工带来不便,因此,选择细度为100 目左右的石英砂比较适合。通过实验研究发现,随着灰砂比的增加,界面处理剂的各项性能指标都在增加,考虑到施工性能的影响,最终确定灰砂比为1∶1.
213 减水剂和保水剂增稠剂对界面剂性能的影响
减水剂在界面剂中的作用主要是降低水的用量,根据水泥水化的相关理论可知[4 ] ,在水泥水化的过程中,水的用量越少越有利于整个材料性能的提高,因此,在实验过程中水灰比控制在0.54～0.6 之间,这样既有利于界面剂性能的提高,又可满足现场不同的施工要求。
保水剂增稠剂对界面处理剂的作用主要有两个:一是防止界面剂在施工过程中失水过快,导致水泥水化不完全,从而影响性能;二是增加界面剂的粘性,使界面剂易于附着在基材表面。但是在使用中,保水剂的用量不能过大,否则将增加用水量并使界面剂过稠而不便于施工,因此,保水剂的用量一般控制在水泥用量的0.2 %～0.4 %左右。
本文研制了一种适用于结构加固改造的单组分混凝土界面剂,该产品力学性能指标和双组分的差不多,但成本远远低于双组分混凝土界面的成本,而且生产、运输及施工实验都要比双组分混凝土界面剂方便得多。
3 结论
通过大量实验,讨论了聚合物改性界面剂机理和掺量、高效减水剂掺量、水灰比以及灰砂比对界面剂力学性能的影响,最终得到了一种性能优良的干粉混凝土界面处理剂,其性能达到JCT 907- 2002《混凝土界面处理剂》规定的指标要求。
参考文献
[1 ]岑如军,翟延波,唐蕾. 混凝土界面剂的研制. 浙江建筑. 2005.10
[2 ]彭勃,潘东芳. 界面处理剂在新老混凝土界面粘结中的应用.铁道建筑技术. 2005 (3)
[3 ]高剑平,霍静思,李硕,田玉滨. 影响新旧混凝土粘结强度的因素分析. 吉林建筑工程学院学报. 2000 (1)
[4 ]张承志. 商品混凝土. 化学工业出版社. 2006. 6