聚合物机制砂改性水泥混凝土公路性能研究

杨 彤

西安铁路职业技术学院土木工程学院（710600）

0 前言

为了降低混凝土的使用成本，施工企业经常会选择用机制砂代替天然砂。机制砂虽然成本低，但是存在很多问题。其中最重要的问题就是机制砂与混凝土配合时，并没有一个标准的参数可以对照，而且机制砂的耐磨性较差，降低了公路的使用寿命。加入聚合物可以解决机制砂耐磨性差的问题，但同时也会增加施工的成本，因此文章以如何降低聚合物的使用量为研究的重点，对添加聚合物后的混凝土的抗压强度、抗折强度及耐磨性能进行研究。

1 试验材料及装置

1.1 试验材料

主要材料包括水泥、机制砂、粗集料、聚合物以及消泡剂。

1.2 试验装置

抗压试验装置:微机控制全自动压力试验机。

抗折试验装置:电液式抗折抗压试验机。

耐磨试验装置:TMS-04型混凝土磨耗试验机。

2 试验方法

2.1 抗压试验

使用微机控制全自动压力试验机来完成混凝土的抗压试验。将配比好的混凝土浇筑成试件后，在标准的养护室内养护24 d，然后将其放在20℃左右的水中浸泡4 d，7 d时进行一次试验，28 d时再进行一次试验，记录并分析对比[1]。

2.2 抗折试验

抗折试验是采用电液式抗折抗压试验机对试件进行分析测试。与抗压试验相同，将配比好的混凝土试件在养护室养护24 d，然后放到20℃的水里再浸泡4 d，7 d后开始进行试验，以0.05～0.08 MPa的加载速率进行弯折试验，待到28 d后再进行一次试验，并且记录分析。

2.3 耐磨性试验

水泥混凝土的耐磨试验是通过TMS-04型混凝土磨耗试验机对试件进行分析检测。将配置好的试件放好，初始的质量设定为磨耗30 r之后的质量，当转数达到60 r时停止，这样可以有效避免操作误差，记录此时质量为最终质量。

3 试验结果

3.1 聚合物对抗压强度的影响

不同的聚合物对混凝土的抗压性有不同的影响。聚灰比增加越高，混凝土抗压性就越低。因为聚合物具有降低混凝土的水化作用，在混凝土养护的24 d内，可以附着在已经发生水化的混凝土四周，形成了一个隔离保护层，禁止混凝土继续水化。有了隔离层保护，颗粒之间的摩擦阻力就减小了很多，因此就无法承受较大的应力，抗压强度从而下降。但是养护的时间增长后，试块的抗压强度有增强的趋势。在对比不同的聚合物影响时发现，羧基丁苯胶乳液（XSBRL）对于抗压强度的影响比丙聚丙烯酸酯乳液（NBS丙乳）对抗压强度的影响小[2]。

3.2 聚合物对抗折强度的影响

将配比好的混凝土浇筑成长150 mm、宽150 mm、高600 mm的小梁标准试件，根据试验结果得到不同配比混凝土抗折曲线。结果表明:聚灰比越高，抗折性能强度越高。羧基丁苯胶乳液（XSBRL）比丙聚丙烯酸酯乳液（NBS丙乳）的作用略高。聚合物均匀分布在混凝土的颗粒缝隙中间，这样就能避免偏析过程的出现。聚合物的填充可以使混凝土的结构更加致密，避免了混凝土内部应力集中的问题，不仅增加了填充料的黏度，还提高了抗折强度。

3.3 聚合物对耐磨性的影响

通过试验发现，随着聚灰比的不断增加，混凝土的磨损量呈下降趋势，也就是说，聚合物的添加可以提高混凝土的耐磨性。混凝土的抗压性强度减少，就一定会增加混凝土的耐磨性、柔韧性和变形能力。

4 结语

首先，加入聚合物可以降低混凝土的抗压性。对比之下，羧基丁苯胶乳液（XSBRL）对混凝土抗压性影响较大。其次，随着聚灰比的增加，混凝土的抗折性也发生了改变，聚灰比越高，抗折性越好。有了聚合物的填充，混凝土的黏性增强，内部稳定性更好，耐磨性也得到了增强。另外，养护时间越长，混凝土的抗折性、耐磨性、抗压性越好。