mg聚合物乳液对混凝土性能的影响

mg聚合物乳液对混凝土性能的影响

由于设计不合理，材料选择和施工错误，一些高架道路的施工面积很大，维护周期很短，维修后很长，这不仅损害了交通安全，而且影响了道路和桥梁的使用效率和效率，给维修带来了困难。过去也有人曾采用多种材料和方法对路面及桥面铺装层进行维修施工,但效果不佳。如何有效地对路面、桥面铺装层等进行快速有效修补,保证交通畅通和材料的耐久性,是一个急待解决的问题。根据复合材料的基本原理,通过采用MG聚合物乳液、R-24外加剂以及钢纤维等对混凝土进行综合改性,充分发挥MG聚合物的增粘、增韧,R-24外加剂的增加早强和补偿收缩以及钢纤维的增强、增韧优势,配制出了具有优良的抗弯强度、粘结强度、抗冲击性能、耐磨性和抗冻性的混凝土,是一种路面、桥面铺装层、地坪的理想修补材料。1内部测试1.1mg聚合物乳液试验所用水泥为华新525普通硅酸盐水泥,砂为细度模数2.7的中粗河砂,石子为5～20mm连续级配的石灰岩碎石,MG聚合物乳液是多种水溶性聚合物的共混物。钢纤维为武汉东州钢纤维发展公司生产的冷板切削异型钢纤维,规格0.5mm×0.7mm×30mm。外加剂为R-24早强膨胀剂,由武汉理工大学研制。1.2混凝土界面粘结强度混凝土抗压试验采用尺寸为100mm×100mm×100mm的试件。混凝土抗弯试验采用100mm×100mm×400mm的试件,按CECS13∶89方法测定试件的弯曲荷载-挠度全曲线,由此计算初裂抗弯强度、极限抗弯强度和弯曲韧性。混凝土界面粘结强度按如下方法进行:先浇注尺寸100mm×100mm×300mm的混凝土棱柱体(配比为1∶1.81∶2.71∶0.48),养护28d后,置于300mm×300mm×300mm的模具中间部位,再在两边分别浇注新混凝土,养护28d后测定新旧混凝土界面剪切粘结强度。混凝土抗冻试验采用快速冻融法,试件尺寸100mm×100mm×400mm,试验龄期28d,以同时满足相对动弹性模量值不低于60%和重量损失率不超过5%时的最大冻融循环次数来表示混凝土的抗冻性。混凝土耐磨试验在圆盘磨耗机上进行,试件尺寸70.7mm×70.7mm×70.7mm,试验龄期28d,磨料为粒径0.25～0.65mm的石英砂,以转动园盘磨100r后混凝土试件磨耗重量损失来表示耐磨性能。1.3凝土混凝土材料表1是MG聚合物乳液掺量对混凝土性能的影响试验结果。结果显示,在保持坍落度基本一致的前提下,MG聚合物乳液具有一定的减水作用,可使水灰比降低。对比力学性能测定结果,无论是在素混凝土基体还是在钢纤维混凝土基体中,MG掺入后,混凝土的抗压强度,抗弯强度均得到了不同程度的提高,特别是弯曲韧性值的提高幅度非常明显,并且改善了新旧混凝土的界面粘结强度,提高了钢纤维与混凝土基体的粘结强度,从而使钢纤维对混凝土增强作用更加显著。试验结果还表明,当MG的掺量约为20%时,混凝土综合性能的改善效果最佳。因为当MG用量不足时,MG在混凝土中难以形成连续的聚合物网络,它的作用不能充分发挥;当MG用量过大时,MG可能将水泥颗粒完全包裹起来,限制了水泥的水化产物的生成和连接,从而使水泥的胶凝作用在混凝土中不能充分发挥。1.4混凝土的特性试验设计了4种混凝土的配合比,见表2,并系统对比了4种混凝土的力学性能和耐久性,测定结果见表3与表4。表3力学性能结果显示,与普通混凝土比较,钢纤维混凝土3d、28d的极限抗弯强度分别提高了50%和43%,弯曲韧性指数提高了21倍,但与旧混凝土的粘结性能未获得改善。比较MG聚合物早强微膨胀混凝土与钢纤维混凝土发现,MG聚合物的增强作用与钢纤维相近,但增韧、增粘效果优于钢纤维。钢纤维与MG复合改性的钢纤维增强MG聚合物早强微膨胀混凝土,其增韧、增强效果更加明显,3d极限抗弯强度达到5.3MPa,即该混凝土用于路面修补工程养生3d就可通车。表4抗冻性与耐磨性结果显示,MG聚合物与钢纤维在改善混凝土的抗冻性与耐磨性的效果方面相近,两者复掺可进一步提高抗冻性与耐磨性。2土壤修复项目及应用测试2.1修补配比的确定对于水泥混凝土路面蜂窝、麻面、露骨、磨光或水泥地坪等表面病害的修补,可采用MG聚合物早强微膨胀水泥砂浆进行薄层修补。用于混凝土路面薄层修补的砂浆的常用配比为:水泥∶R-24∶砂∶MG∶水=0.92∶0.08∶2.5～3∶0.25～0.3∶0.2～0.3,对于小于1cm的薄层罩面应适当加大MG的用量,最高用量可达水泥的50%。对于路面翻修或8～10cm的薄层桥面铺装层的修补,可考虑采用MG聚合物早强微膨胀混凝土,对于4～6cm超薄层桥面铺装层的修补,应考虑采用钢纤维MG聚合物早强微膨胀混凝土。上述混凝土的配合比可参考表2进行。2.2强微膨胀混凝土路面修补施工采用MG聚合物早强微膨胀混凝土或钢纤维增强MG聚合物早强微膨胀混凝土进行路面修补施工,其工艺流程与常规路面混凝土施工基本相同,即配料、搅拌、运输、界面处理、摊铺、收浆、抹平、拉毛、养生等工序,但应对如下工序特别注意。(1)投料顺序与搅拌方式为了得到均匀的钢纤维MG聚合物早强微膨胀混凝土,投料顺序与搅拌方式有特殊规定。首先是将砂、石子与钢纤维、水泥、早强膨胀剂投入搅拌机中,干拌30s后,再加入MG聚合物乳液和水,湿拌90s。(2)界面剂的配制首先要清除破损混凝土,并用高压水将修补面冲洗干净,施工前保持修补面呈饱和面干状态。界面剂的配制比例为MG聚合物乳液∶水泥=1∶1,搅拌至均匀粘稠状,用喷浆机或毛刷均匀地涂抹在润湿的戴修补面上,并边涂刷界面剂边摊铺拌制好的混凝土。这道工序要求:界面剂应力求均匀薄涂,且保证界面剂在指触未干之前混凝土摊铺到位。(3)材料性能养护和开放交通拉毛以后,喷雾养护,再用塑料薄膜覆盖保湿,根据材料性能养护到2～3d即可开放交通。注意:MG聚合物水泥砂浆或混凝土养护时表面不能有积水。2.3工程应用的例子(1)修补槽深与tp槽深结合试验路对于该国道一般的麻面、露骨、磨光、错台等病害,进行了薄层罩面修补试验,修补材料为MG聚合物水泥砂浆。该工艺要求在修补面四周刻槽,并在修补面上凿毛。刻槽的槽深一般为10mm,槽宽20mm,目的是使修补面边缘的修补材料嵌入缝中,以防将修补材料边缘搓起,并保持修补面与旧路面平稳过渡。凿毛的目的是增强罩面材料与旧混凝土的结合。试验路罩面厚度10mm,修补面积约15m2,该项修补是在12月中旬完成的,1d后即开放了交通。罩面修补后经过了冬天和夏天的考验,均未出现脱皮、开裂、严重磨损等异常情况,效果良好。若进行厚层罩面修补,还应先将混凝土路面减薄道一定厚度,以使修补处路面的厚度与原混凝土路面高度一致。(2)社会经维修区域该高速公路通车3年后,先后出现了桥面铺装层开裂,破碎达66道2236m2,约为总路段的27.5%,而且有的经维修后1年又再度破坏。针对需修补的不同厚度的铺装层,采用了MG聚合物混凝土和钢纤维MG聚合物混凝土这一新型快速修补材料修补铺装层。施工完后,桥面铺装层使用寿命由1年延长至5年;同时,修补占道时间从14d缩短至4d。(3)修复成凸凹不平工艺空军某基地约500m2的停车坪,面层起灰,形成凸凹不平,最深入约0.5cm,用MG聚合物水泥砂浆进行修复,工艺简单、施工方便,因为对被粘表面无特殊要求,不凿毛同样能获得足够的粘结强度。3维粘结性能的应用(1)MG聚合物乳液在混凝土中的最佳掺量为20%,它对提高混凝土的抗弯强度、韧性,改善混凝土的粘结性能以及混凝土与钢纤维的粘结性能均有非常显著的效