可再分散乳胶粉对桥梁加固
发布日期：2013-08-05 16:32:42 浏览量：1515
随着我国经济的发展和重点工程的建设，公路交通量不断增大，重型车辆的增加、超限超载现象的日趋严重，加之以前建设的桥梁经过长期恶劣的自然环境作用，结构物本身有不同程度的破坏，桥梁承载力不足成了很多旧桥的普遍问题，对于上述问题，常用的解决方案便是对部分梁板进行局部加固，使其恢复原设计功能并延长使用寿命，而在老混凝土上喷射新砂浆是目前最为常见的方法之一 [1] 。由于新老混凝土的黏结性、抗折抗压性对保证新老混凝土形成整体共同受力起着关键的作用。所以可再分散胶粉作为加固砂浆中最为重要的外加剂，其性能及对砂浆力学性能的影响起着至关重要的作用 [2] 。
1 可再分散胶粉对砂浆的作用机理及方法
目前聚合物改性砂浆的方式主要有两种，一是先将合成好的聚合物乳液按一定比例与砂浆混合 , 聚合物乳液在水泥水化过程中影响砂浆水化过程及结构 , 从而对水泥砂浆的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散 , 以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时， 聚合物遇水变为乳液 , 在砂浆结硬化过程中，乳液脱水，形成聚合物固体结构。由于第一种方法质量不太稳定，所以逐渐被第二种所取代。干拌砂浆中可再分散胶粉聚合物与水泥发生作用分为 3 个阶段：
a) 第一阶段 当胶粉与水泥搅拌过程中，胶粉颗粒均匀分布于水泥浆体中 , 形成聚合物水泥浆体。在这一体系中，随着水泥的水化，聚合物颗粒沉积在水泥凝胶颗粒的表面。
b) 第二阶段 随着水分的减少 , 水泥凝胶结构在发展 , 聚合物逐渐被限制在毛细孔隙中。随着水化的进一步进行 , 毛细孔隙中的水在减少 , 聚合物颗粒絮凝在一起。水泥水化凝胶的表面形成聚合物密封层 , 聚合物密封层也黏结了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与水泥颗粒混合物的表面。因此 , 混合物中的较大孔隙被有黏结性的聚合物所填充。
c) 第三阶段 由于水化过程的不断进行 , 凝聚在一起的聚合物颗粒之间的水分逐渐被全部吸收到水化过程的化学结合水中 , 最终聚合物颗粒完全融化在一起形成连续的聚合物网结构。聚合物网结构把水泥水化物联结在一起 , 即水泥水化物与聚合物交织缠绕在一起 , 因而改善了水泥石的结构形态 [3] 。
2 可再分散胶粉对砂浆力学性能的影响研究
2.1 原材料选用及试验方法
a) 水泥 兰州大通河水泥有限公司普硅 52.5 水泥。
b) 可再分散乳胶粉 汕头经济开发区龙湖科技有限公司 VINNAPAS5011 。
c) 砂子 标准砂，中国中材集团有限公司生产。
d) 水 自来水。
e) 试验方法 抗折、抗压强度采用 GB/T 17671 — 1999 《水泥胶砂强度检验方法》（ ISO 法）； 黏结强度采用 JTJ 270 — 1998 附录 A7 《水泥砂浆黏结强度检测》。
2.2 黏结性能影响
胶粉在砂浆中作为第二黏结剂与无机黏结剂水泥相互配合 , 发挥其各自的优势 , 从而使砂浆的黏结性能得到改善。根据这个理论，我们采用 VINNAPAS 可再分散乳胶粉对加固砂浆进行改性，结果如图 1 所示。
图 1 不同掺量胶粉对黏结性能影响
由图可知，加入可再分散胶粉后，砂浆的黏结能力大幅度提高，原因可能有以下两点 : a) 聚合物在水泥浆体和骨料间形成具有较高黏结力的聚合物膜 , 这层膜除本身具有良好的黏结性能外，还和水泥砂浆一起，组成了黏结层，大大增加了黏结面积。从而提高了单位面积上的黏接力。 b) 砂浆中最薄弱的环节是砂浆和水泥浆体间的界面 , 这个区域成为过渡区。过渡区是收缩裂缝形成并导致黏结力损失的特殊区域 , 如果砂浆受到应力作用 , 最容易在过渡区产生裂纹。在砂浆中加入可再分散聚合物胶粉 , 使得砂浆从纯粹的刚性体变的刚柔兼备，这种体系可以缓解应力作用， 使砂浆和水泥浆体间的界面微裂纹减少 , 从而提高了砂浆的黏结强度 [4] 。同时我们也发现，胶粉并不是越多越好，当胶粉掺量到达一定程度后，黏结力反而减弱。
2.3 抗压性能影响
对于抗压性能，有的学者认为胶粉加入砂浆中后，使得砂浆中的含气量降低，从而提高整个体系的抗压强度，也有的学者认为当体系中加入柔性材料后，必然导致抗压强度的降低，试验中，我们采用不同掺量的胶粉对砂浆进行改性，结果如图 2 所示。
图 2 不同掺量胶粉对抗压性能影响
由图可知，掺入胶粉后，只有 5% 的掺量在 3 d 的时候强度较原始砂浆强度高，其余的均低于未掺之前的强度，由此可见，胶粉加入后抗压强度增加的的理论只是在掺入量较少的时候正确，而在超过 5% 后胶粉的柔性起主要作用，且随着掺入量的增加，呈递减趋势。
2.4 抗折性能影响
抗折强度是砂浆又一重要力学指标，其与砂浆的颗粒配比是否合理、气孔的大小和数量、组织结构是否均匀一致、颗粒间结合是否牢固有重要关系，聚合物的加入可以在砂浆中形成空间网状结构，减少水泥砂浆微粒间的空隙，从而起到增大抗折性能的作用。如图 3 所示。
图 3 不同掺量胶粉对抗折性能影响
由图可知， 3 d 的抗折强度随胶粉的加入在 15% 掺量以前有明显的增大趋势，而 28 d 的强度虽然也有增加，但幅度不如 3 d 的大，这可能与胶粉有在前期阶段易于形成空间网状结构有关，而抗折强度之所以整体有所提高，除了形成稳定的空间网状结构外，聚合物还增加了颗粒间的黏结力从而整体上提高了砂浆的抗折性能，不过当胶粉掺量达到 20% 后，抗折性能因为聚合物的柔性而降低。
3 结论
a) 可再分散乳胶粉可以明显提高砂浆与旧混凝土基体的黏结性能。
b) 可再分散乳胶粉可以小幅提升砂浆的抗折强度。
c) 可再分散乳胶粉加入量超过 5% 后，对砂浆的抗压强度有负面作用，但在一定范围内仍能满足加固砂浆的抗压性能要求。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://www.lubanwang.com/a_20130805163308.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
1 可再分散胶粉对砂浆的作用机理及方法
目前聚合物改性砂浆的方式主要有两种，一是先将合成好的聚合物乳液按一定比例与砂浆混合 , 聚合物乳液在水泥水化过程中影响砂浆水化过程及结构 , 从而对水泥砂浆的性能起到改善作用。另一种是先将聚合物与水泥或其他分散介质进行预分散 , 以干拌砂浆的形式使用。混合料与水拌和时， 聚合物遇水变为乳液 , 在砂浆结硬化过程中，乳液脱水，形成聚合物固体结构。由于第一种方法质量不太稳定，所以逐渐被第二种所取代。干拌砂浆中可再分散胶粉聚合物与水泥发生作用分为 3 个阶段：
a) 第一阶段 当胶粉与水泥搅拌过程中，胶粉颗粒均匀分布于水泥浆体中 , 形成聚合物水泥浆体。在这一体系中，随着水泥的水化，聚合物颗粒沉积在水泥凝胶颗粒的表面。
b) 第二阶段 随着水分的减少 , 水泥凝胶结构在发展 , 聚合物逐渐被限制在毛细孔隙中。随着水化的进一步进行 , 毛细孔隙中的水在减少 , 聚合物颗粒絮凝在一起。水泥水化凝胶的表面形成聚合物密封层 , 聚合物密封层也黏结了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与水泥颗粒混合物的表面。因此 , 混合物中的较大孔隙被有黏结性的聚合物所填充。
c) 第三阶段 由于水化过程的不断进行 , 凝聚在一起的聚合物颗粒之间的水分逐渐被全部吸收到水化过程的化学结合水中 , 最终聚合物颗粒完全融化在一起形成连续的聚合物网结构。聚合物网结构把水泥水化物联结在一起 , 即水泥水化物与聚合物交织缠绕在一起 , 因而改善了水泥石的结构形态 [3] 。
2 可再分散胶粉对砂浆力学性能的影响研究
2.1 原材料选用及试验方法
a) 水泥 兰州大通河水泥有限公司普硅 52.5 水泥。
b) 可再分散乳胶粉 汕头经济开发区龙湖科技有限公司 VINNAPAS5011 。
c) 砂子 标准砂，中国中材集团有限公司生产。
d) 水 自来水。
e) 试验方法 抗折、抗压强度采用 GB/T 17671 — 1999 《水泥胶砂强度检验方法》（ ISO 法）； 黏结强度采用 JTJ 270 — 1998 附录 A7 《水泥砂浆黏结强度检测》。
2.2 黏结性能影响
胶粉在砂浆中作为第二黏结剂与无机黏结剂水泥相互配合 , 发挥其各自的优势 , 从而使砂浆的黏结性能得到改善。根据这个理论，我们采用 VINNAPAS 可再分散乳胶粉对加固砂浆进行改性，结果如图 1 所示。
图 1 不同掺量胶粉对黏结性能影响
由图可知，加入可再分散胶粉后，砂浆的黏结能力大幅度提高，原因可能有以下两点 : a) 聚合物在水泥浆体和骨料间形成具有较高黏结力的聚合物膜 , 这层膜除本身具有良好的黏结性能外，还和水泥砂浆一起，组成了黏结层，大大增加了黏结面积。从而提高了单位面积上的黏接力。 b) 砂浆中最薄弱的环节是砂浆和水泥浆体间的界面 , 这个区域成为过渡区。过渡区是收缩裂缝形成并导致黏结力损失的特殊区域 , 如果砂浆受到应力作用 , 最容易在过渡区产生裂纹。在砂浆中加入可再分散聚合物胶粉 , 使得砂浆从纯粹的刚性体变的刚柔兼备，这种体系可以缓解应力作用， 使砂浆和水泥浆体间的界面微裂纹减少 , 从而提高了砂浆的黏结强度 [4] 。同时我们也发现，胶粉并不是越多越好，当胶粉掺量到达一定程度后，黏结力反而减弱。
2.3 抗压性能影响
对于抗压性能，有的学者认为胶粉加入砂浆中后，使得砂浆中的含气量降低，从而提高整个体系的抗压强度，也有的学者认为当体系中加入柔性材料后，必然导致抗压强度的降低，试验中，我们采用不同掺量的胶粉对砂浆进行改性，结果如图 2 所示。
图 2 不同掺量胶粉对抗压性能影响
由图可知，掺入胶粉后，只有 5% 的掺量在 3 d 的时候强度较原始砂浆强度高，其余的均低于未掺之前的强度，由此可见，胶粉加入后抗压强度增加的的理论只是在掺入量较少的时候正确，而在超过 5% 后胶粉的柔性起主要作用，且随着掺入量的增加，呈递减趋势。
2.4 抗折性能影响
抗折强度是砂浆又一重要力学指标，其与砂浆的颗粒配比是否合理、气孔的大小和数量、组织结构是否均匀一致、颗粒间结合是否牢固有重要关系，聚合物的加入可以在砂浆中形成空间网状结构，减少水泥砂浆微粒间的空隙，从而起到增大抗折性能的作用。如图 3 所示。
图 3 不同掺量胶粉对抗折性能影响
由图可知， 3 d 的抗折强度随胶粉的加入在 15% 掺量以前有明显的增大趋势，而 28 d 的强度虽然也有增加，但幅度不如 3 d 的大，这可能与胶粉有在前期阶段易于形成空间网状结构有关，而抗折强度之所以整体有所提高，除了形成稳定的空间网状结构外，聚合物还增加了颗粒间的黏结力从而整体上提高了砂浆的抗折性能，不过当胶粉掺量达到 20% 后，抗折性能因为聚合物的柔性而降低。
3 结论
a) 可再分散乳胶粉可以明显提高砂浆与旧混凝土基体的黏结性能。
b) 可再分散乳胶粉可以小幅提升砂浆的抗折强度。
c) 可再分散乳胶粉加入量超过 5% 后，对砂浆的抗压强度有负面作用，但在一定范围内仍能满足加固砂浆的抗压性能要求。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://www.lubanwang.com/a_20130805163308.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
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