养护制度对聚合物改性水泥砂浆强度的影响研究

 徐洪涛1，冯  虎2，高丹盈2

  （1．郑州大学综合设计研究院有限公司，河南  郑州  450001;2．郑州大学土木工程学院，河南  郑州  450001）

[摘要]通过系统试验，研究了不同养护制度对聚合物改性水泥砂浆强度的影响。研究结果表明，随着龄期的增长，养护制度对聚合物改性水泥砂浆强度有显著影响。在各养护制度下，各龄期的普通水泥砂浆强度均高于聚合物改性水泥砂浆的相应强度值；混合养护制度更利于聚合物改性水泥砂浆强度的增长；前21d采用混合养护、之后采用标准养护对改善聚合物改性水泥砂浆的脆性有利。

[关键词]混凝土；水泥砂浆；养护；强度；试验

[中图分类号]TU528. 064 [文章编号]1002-8498（2016）09-0057-03

0  引言

 聚合物改性水泥砂浆强度增长受多种因素影响，聚灰比、消泡剂、减缩剂和耦联剂能增加其凝结时间，早期强度增长缓慢；对于水泥基胶凝材料，养护制度是影响聚合物改性水泥砂浆强度增长的一个重要因素。当养护制度合适时，聚合物改性水泥砂浆中各组分处于相互补充、共同成长的环境中，可获得相对较高的力学强度值；反之，聚合物改性水泥砂浆体系中各个组分处于一种互不协调的状态，破坏平衡体系，便表现为强度的降低。鉴于养护制度直接影响聚合物改性水泥砂浆的水化程度以及聚合物乳液的存在形态及改性效果，本文从3种养护制度(标准养护(C)、水中养护(S)和干湿混合养护(H》考察不同养护条件下聚合物改性水泥砂浆力学性能，包括抗折强度、抗压强度及压折比随龄期(3，7，14，21，28，56d)的发展变化规律。

1试验方案

1.1  试验材料

 试验用水泥为P．042.5普通硅酸盐水泥；砂为最大控制粒径2. 5mm，细度模数2.7的中级河砂；聚合物改性剂选择水性环氧树脂改性乳液，固含量50%，与固化剂按3:1的质量比使用；减缩剂为混凝土减缩专用表面活性剂，属醇醚类；消泡剂为机硅类消泡剂；矿粉为S95级矿渣微粉；硅微粉为硅灰超细粉，其中SO2的含量>95%；减水剂为JKH-1型高效减水剂，减水率为18. 5%；拌合水使用自来水。

1.2  拌制、养护制度及测试方法

1.2.1  拌制制度

 用感量为0. 01g的电子秤准确量取各料，做好搅拌前的准备工作，然后将称量好的乳液（水性环氧树脂乳液+固化剂+消泡剂）充分拌合至颜色均匀一致，加入砂浆搅拌锅，用水泥砂浆搅拌机进行拌制。

1.2.2  养护制度

 1)C养护制度（标准养护）  成型后，放于标准养护箱中养护至龄期（从加水搅拌开始计算）24h拆模，之后继续进行养护至各强度测试龄期。

 2)S养护制度（水中养护）  成型后，放于标准养护箱中养护至龄期24h拆模，之后放于水中进行养护，水的温度与标准养护箱中的温度一样，养护至各强度测试龄期。

 3)H养护制度（混合养护）  成型后，放于标准养护箱中养护至龄期24h拆模，之后放于标准养护箱中养护至龄期2d，然后放于水中进行养护5d，水的温度与标准养护箱中的温度一样，水中养护期满后放于实验室内进行养护至强度测试龄期。

 标准养护箱内保持恒温恒湿环境，相对湿度为95%（含以上），温度为(20±3)℃。

1.2.3性能指标测试

 聚合物改性水泥砂浆抗折强度及抗压强度测试均依照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001进行。

1.3  配合比设计

 试验配合比如表1所示。表中灰为水泥，不包括矿渣与硅灰；聚灰比是聚合物改性剂固含量与水泥质量的比；减水剂和减缩剂掺量为水泥质量的百分比；消泡剂掺量以质量计，且以聚合物改性剂和水的质量和为基准。

2试验结果与分析

2.1  养护制度对砂浆抗折强度的影响

 图1为养护制度对普通水泥砂浆及聚合物改性水泥砂浆抗折强度的影响，通过分析可以得到以下结论。

 1)无论采用何种养护制度，抗折强度随龄期基本呈现单调一致的增长趋势。说明在各种养护制度下，无论是普通水泥砂浆还是聚合物改性水泥砂浆水化进程没有停止。

 2)普通水泥砂浆在各养护制度下各龄期的抗折强度普遍高手聚合物改性水泥砂浆。其原因是对普通水泥砂浆而言，影响抗折强度随龄期变化的主要因素是水泥水化的程度及快慢，而对聚合物改性水泥砂浆而言，其影响因素不限于此，还与聚合物在水泥砂浆中的成膜及膜强度有关，因聚合物的存在前期会影响水泥的水化（聚合物在水泥颗粒表面形成附着层，对水与水泥颗粒接触的充分程度产生影响），表现为早期强度较低，而随着龄期的增长，聚合物改性水泥砂浆的水化程度变大，且膜强度也随之增加，与普通砂浆强度的差值相对缩小。

 3)3种养护制度比较，对普通砂浆的抗折强度而言，标准养护要好于水中养护（DPC对应的抗折强度平均值高出DPS相应值3.22MPa）；对聚合物改性水泥砂浆而言，混合养护制度略好于标准养护制度，而水中养护最差（DJTS对应的抗折强度平均值与DJTC和DJTH的对应值相比分别降低了0. 85MPa和2.55MPa），这与研究结论基本一致。

 4)对聚合物改性水泥砂浆而言，水中养护和标准养护时抗折强度随龄期增长表现为早期发展快，后期发展慢，其中水中养护时这种现象最为突出；在混合养护制度下抗折强度则表现为较为平稳的增长。这一现象说明前期在湿度较高的环境下利于水泥水化，后期在湿度较小的环境有利于聚合物成膜及膜强度的增长。混合养护制度之所以表现为在各个阶段强度增长均较快，是因为这种养护制度在前期利于水泥水化，在后期利于聚合物成膜和膜强度的增长。

2.2养护制度对抗压强度的影响

 养护制度对普通水泥砂浆及聚合物改性水泥砂浆抗压强度的影响如图2所示。比较图1，2发现，各养护制度下聚合物改性水泥砂浆抗压强度随龄期的变化规律与抗折强度很相似，表现为：①无论采用何种养护制度，普通水泥砂浆及聚合物改性水泥砂浆的抗压强度随龄期基本呈现单调一致的增长趋势；②普通水泥砂浆抗压强度在各养护制度下较聚合物改性水泥砂浆高；且普通水泥砂浆标准养护时对应各龄期的抗压强度均高于水中养护，平均高出25. 54MPa；③普通水泥砂浆在两种养护制度下抗压强度的增长表现为前期快后期慢；④对聚合物改性水泥砂浆而言，3种养护制度下抗压强度随龄期增长比较平缓，且抗压强度值混合养护最高，其次是标准养护，水中养护最差，水中养护对应的抗压强度平均值分别比标准养护和混合养护低3. 17MPa和8.86MPa。

2.3  养护制度对压折比的影响

 图3为养护制度对普通水泥砂浆及聚合物改性水泥砂浆压折比的影响：①普通水泥砂浆的压折比高于聚合物改性水泥砂浆，表明普通水泥砂浆的脆性要大于聚合物改性水泥砂浆；②普通水泥砂浆水中养护时前期的压折比低于标准养护的对应值，而后期略高于标准养护时压折比，这表明对普通水泥砂浆而言，采用前期水中养护后期标准养护的方法可以改善其脆性；③聚合物改性水泥砂浆水中养护的压折比对应值较其他两种养护制度高，说明水中养护不利于聚合物改性水泥砂浆脆性的改善，这一点不同于普通水泥砂浆；④聚合物改性水泥砂浆的压折比，前21d混合养护制度较低，之后标准养护制度较低，这表明在前21d采用混合养护、21d之后采用标准养护的养护制度可能更有利于改善聚合物改性水泥砂浆的脆性。

3养护制度对聚合物改性水泥砂浆强度影响的机理分析

 推荐采用混合定律来论述复合材料强度与增强组分及基体的强度关系：

体材料和增强组分所占的比例。

 可以看出，决定复合材料强度大小的因素既有基体材料强度影响也有增强组分强度的影响，且与两者所占的比例密切相关。就聚合物改性水泥砂浆而言，可以将聚合物改性剂对强度的贡献看做σp，与其对应的V p可以看做聚灰比，而另一部分强度σm可以认为主要由水泥水化的水泥石来决定，而与其对应的V可以认为是与水灰比等有关的量。因为养护制度对聚合物改性水泥砂浆水泥水化进程及聚合物空间网状膜的生成及膜强度的增长有影响，即对σm及σp产生影响，必然会影响到聚合物改性水泥砂浆的强度。

4结语

 养护制度对普通水泥砂浆及聚合物改性水泥砂浆力学性能存在显著影响。对普通水泥砂浆，标准养护好于水中养护；对聚合物改性水泥砂浆，混合养护制度优于标准养护制度，水中养护最为不利。前21d龄期采用混合养护、21d后采用标准养护的养护制度更有利于改善聚合物改性水泥砂浆的脆性。