聚合物水泥防水砂浆的性能研究

   日期:2022-05-07     浏览:197    
核心提示:人们在开发利用地下空间时,需要对这些工程项目进行防水处理。这些处于地下的工程项目基本上采用刚柔结合、多道设防的思路进行防
人们在开发利用地下空间时,需要对这些工程项目进行防水处理。这些处于地下的工程项目基本上采用刚柔结合、多道设防的思路进行防水。柔性防水主要采用沥青卷材,而刚性防水材料主要采用防水砂浆。普通水泥基防水砂浆一次施工厚度较大,存在开裂的安全隐患,容易发生漏水现象。改善防水砂浆的应用性能,主要采取的方法是在防水砂浆中添加一定量的高分子聚合物。有关防水砂浆中添加聚合物的研究已有多方面的成果,选择的聚合物主要有聚醋酸乙烯-乙烯共聚物、聚叔碳酸乙烯醋酸乙烯酯或聚丙烯酸酯乳液。也有部分学者从无机胶凝材料、骨料及增塑剂等方面进行研究。在借鉴前人研究的基础上[1-3],本文主要通过考察液料与粉料不同配比、粉料中普通硅酸盐水泥含量及石英砂级配对砂浆抗压强度、抗折强度、抗渗压力及压折比等性能的影响,得出合理的聚合物水泥防水砂浆配比。

1 试验原料及方法
1.1 试验原料
1)普通硅酸盐水泥P.O 42.5(性能指标见表1)唐山冀东水泥股份有限公司提供。
表1 P.O 42.5 普通硅酸盐水泥性能指标

2)石英砂80~120 目和石英砂200~250 目:石坎世堂矿业加工厂提供。
3)羟乙基甲基纤维素醚MW 40000PFV:德国拜耳集团公司提供。
4) 木质纤维PWC-500、减水剂F10 及消泡剂P803:龙湖科技有限公司提供。
5)丁苯乳液SD623:德国巴斯夫集团提供。
1.2 试验方法
本文主要从7 d 抗渗压力及水渗入试件的深度、28 d 抗压强度、28 d 抗折强度及压折比方面来考察原材料的影响规律。
1)砂浆成型及养护:按JC/T 984—2005《聚合物水泥防水砂浆》中有关规定进行。
2)7 d 抗渗压力、28 d 抗压强度、28 d 抗折强度及压折比性能测试:按JC/T 984—2005《聚合物水泥防水砂浆》中有关规定进行。
3)水渗入试件的深度测定:在7 d 抗渗压力完成之后,切开试件断面,分别测量水渗入深度10 个点,计算平均值。
1.3 试验
经过探索性试验,初步确定了聚合物水泥防水砂浆中各原材料配比的大体范围。本文聚合物水泥防水砂浆配方中羟乙基甲基纤维素醚MW 40000PFV、木质纤维PWC-500、减水剂F10 及消泡剂P803 的用量分别固定为占整个粉料质量的0.05%、0.2%、0.2%及0.15%,只对其他原材料进行重点考察。

2 试验结果与讨论
2.1 不同液料与粉料配比对聚合物水泥防水砂浆性能的影响
聚合物水泥防水砂浆中,不同掺量的乳液对聚合物水泥防水砂浆的抗渗压力、抗压强度及抗折强度等性能影响非常大。在此,验证了乳液添加量占粉料质量的比例分别为12.5%、15%、17.5%、20%及22.5%对材料7 d 抗渗压力、28 d 抗折强度及抗压强度等性能的影响,见图1—4。试验中,水的总添加量占粉料质量的比例为15%。
从图1 和图2 中可以看出,随着乳液用量的增加,聚合物水泥防水砂浆试件的7 d 抗渗压力都能达到1.5 MPa,没有差别,但水渗入的深度呈减小的趋势。这主要是由于随着乳液用量增加,高分子聚合物形成的连续聚合物膜堵塞砂浆中的空隙,砂浆中连续空隙减少,造成抗渗性能提高。

从图3 和图4 中可以看出,随着乳液用量增加,材料抗压强度呈现减少趋势,而抗折强度呈现增加趋势;但变化趋势都非常缓慢,抗压强度从40.0 MPa 左右降至30.0 MPa 左右,而抗折强度从11.0 MPa 左右增至12.0 MPa 左右,压折比从3.3 左右降至2.3 左右。这主要是由于随着乳液掺量增加,聚合物水泥防水砂浆的刚性降低、柔性增加,呈现出抗压强度降低、抗折强度增加,最终压折比小于3。

2.2 粉料中普通硅酸盐水泥不同含量对聚合物水泥防水砂浆性能的影响
水泥在砂浆中主要起到胶凝作用,对于强度及柔韧性的影响比较关键。这里考察水泥用量分别占粉料质量的35%、32.5%、30%、27.5%以及25%对7 d 抗渗压力、28 d 抗折强度及抗压强度等性能的影响,见图5—8。试验中,水泥减少的部分按石英砂级配补齐,乳液掺量为粉料质量的17.5%,水的总添加量占粉料质量的15%。
从图5 和图6 中可以看出,随着水泥用量的增加,聚合物水泥防水砂浆试件的7 d 抗渗压力都能达到1.5 MPa,但水渗入试件的深度呈现减少趋势。这主要是由于随着水泥用量的增加,骨料周围填充的水泥增加,减小了骨料与骨料之间的缝隙,砂浆体系密实度增加,水分更难于进入内部。

从图7 和图8 中看出,随着水泥用量增加,聚合物水泥防水砂浆抗压强度及抗折强度都增加,但抗压强度增加的程度更明显(特别是水泥用量占到粉料质量的30%以上时),造成压折比明显增加。其原因是由于聚合物水泥防水砂浆的抗折强度主要与乳液用量有关,而水泥用量对其影响不是特别明显;而抗压强度除了与乳液用量有关之外,还与水泥用量有关,水泥用量越多,抗压强度越大。

综合以上两方面原因,随着水泥用量增加,聚合物水泥防水砂浆刚性增加、柔性降低。
2.3 不同骨料级配对聚合物水泥防水砂浆性能的影响
石英砂在聚合物水泥防水砂浆中主要起到骨架的作用,其粗细及合理的级配对砂浆的柔韧性、抗压及抗折强度等性能都有影响。这里选择石英砂粗细区间分别为40~80 目和80~120 目,考察了40~80 目石英砂与80~120 目石英砂质量比分别为2.5、2.0、1.5、1.0 及0.5 对7 d 抗渗压力、28 d 抗折强度及抗压强度等性能的影响,见图9—12。试验中,石英砂用量占整个粉料质量的70.0%,乳液用量为粉料质量的17.5%,用水量总计占15%。


从图9 和图10 中可以看出,聚合物水泥防水砂浆中石英砂级配在一定范围内变化,其试件抗渗压力都能达到1.5 MPa 以上,没有明显差别;但水渗入聚合物水泥防水砂浆的深度有明显差别,随着细砂所占比例增加,水渗入的深度明显减小。这可能是由于随着细砂用量增加,砂浆体系的密实度增加,从而使水更难深入到砂浆内部。

从图11 和图12 中可以看出,随着细砂用量增加,抗折强度及抗压强度都增加,但抗折强度增加不明显,而抗压强度增加比较明显,从而造成压折比逐渐增加。这主要是由于抗压强度与砂浆密实度的关联比较紧密,而抗折强度与砂浆密实度的关联不是特别明显。

3 结论
通过以上几方面的考察,得出以下结论:
1)在一定范围内,聚合物水泥防水砂浆试件的抗渗压力都能达到1.5 MPa 以上。
2)随着聚合物水泥防水砂浆中乳液掺量的增加,在一定的水压下,水渗入试件的深度呈减小趋势。
3)随着聚合物水泥防水砂浆中乳液掺量的增加,抗折强度呈现增加趋势,抗压强度呈现减小趋势。
4) 聚合物水泥防水砂浆中乳液添加量为粉料质量的17.5%以上时,压折比小于3。
5)随着聚合物水泥防水砂浆中水泥用量的增加,在一定的水压下,水渗入试件的深度呈现减小趋势。
6)随着聚合物水泥防水砂浆中水泥用量的增加,抗折强度增加不是特别明显,而抗压强度增加则非常明显。
7) 聚合物水泥防水砂浆中水泥所占粉料质量的比例小于30%时,压折比小于3。
8) 随着聚合物水泥防水砂浆中细砂所占比例的增加,在一定的水压下,水渗入试件的深度呈现减小趋势。
9) 随着聚合物水泥防水砂浆中细砂所占比例的增加,抗折强度及抗压强度都增加,但抗压强度更明显。
10)石英砂级配会影响压折比,只有当聚合物水泥防水砂浆中40~80 目石英砂与80~120 目石英砂的质量比大于1.5 时,压折比才小于3。
 









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