超强吸水聚合物在砂浆与混凝土中的应用研究

超强吸水聚合物在砂浆与混凝土中的应用研究

黄健文

佛山市三水区建友混凝土有限公司528100

摘要：对于高性能混凝土而言，其存在的最大的问题就是收缩性能过大。现有大量的研究发现内养护可以很好的解决这一问题。本文通过针对超强吸水聚合物对砂浆和混凝土性能的影响进行了研究分析，同时就此开展了实验，分析了一种超强吸水性能的聚合材料（SAP）在掺加到了水泥砂浆、混凝土当中后，通过对比分析了这种内养护对砂浆和混凝土的性能改变情况。实验数据表明：当混凝土当中掺加了高性能吸水聚合物之后，可以大大的提高混凝土的自收缩变形能力。但是在另一方面上却又在一定程度上降低了混凝土的强度。

关键字：超强吸水聚合物；自收缩；工作性；强度

引言

目前在实际工程当中采用的混凝土，一般都是由较低水胶比的水泥和外加添改性添加剂一般为活性矿物掺合料等物质，来达到设计的的性能要求。在目前的高性能混凝土依然存在着一些问题和缺陷，其中最为明显的就是高性能混凝土其自收缩变形能力非常大很同意坍塌。研究表明，造成这种情况的发生主要是由于砂浆和混凝土的吸水性能比较差，造成其内部比较干燥最终导致的变形过大，众所周知高性能混凝土正是由于其自身的高密实结构才会使其具有高强度,但是这种高密度的结构也会造成其吸水性能非常的差，外部的水无法进入到其内部,这就会加剧了水泥石内部自干燥现象,进而形成了高强度混凝土自收缩变形较大的缺陷。为了解决这一问题，本文尝试在水泥砂浆和混凝土当中添加高性能的聚水物来提高和缓解水泥砂浆内部的自干燥作用，最终来提高高性能混凝土的自收缩。本为采用的高性能聚水物为SAP材料，这中材料具有非常小的颗粒级配，同时也更加容易的均匀和混凝土进行参合，和其他人工骨料相比也具有很低的重量优势。国内外关于SAP聚会物的性能研究先后展开了非常多的研究，已经探明其具有非常大的吸水量，可以很好的和水泥砂浆进行相互性能补充，可以有效的为水泥砂浆补充水分。这一过程的具体物理过程为水泥在水化过程当中，会在成其内部环境的水分大量流失，湿度下降而这一过程又进一步的反过来影响水泥的水化过程。当添加了高性能聚水物SAP时，在水泥水化时，聚水物就可以缓慢的释放其内部吸收好的水分，为水化过程提供源源不断的水分，避免了水泥的水化过程的终止。但是通过本文的实验研究表明，在添加了聚水物后，虽然能够大幅度的提高混凝土的保水能力，但是其不可避免的会在混凝土内部留下形状规则的封闭孔，在混凝土硬化之后就会不可避免的对其强度性能产生影响即使其强度出现了一定程度的降低。

1、实验材料

本文实验的高性能聚水物为SAP丙烯酸类聚合物,这种聚水物具有比其他人工骨料更加均匀的颗粒级配一般为0.125mm,具有非常强的吸水性强实验表明其吸水量可以高达其自身体重的数百倍。另外实验采用的水泥为PO42.5普通硅酸盐水泥,其物理及力学性能符合规范要求。石子、砂浆级配良好合格，外加剂为萘系高效减水剂[1]。

2、实验方案

对于高性能混凝土的自收缩测量实验，其主要的测量指标就是对混凝土的失水情况进行精确的测量,同时外部的环境温度变化造成的时间形变因素也是一个需要考虑和剔除的因素。在实验过程中我们可以保持试件处于自由无约束的状态下进行。本次实验为了尽量的减少外部因素造成的实验误差，同时将实验的温度也控制在一个处于相对稳定的温度环境下，温度设置为23±0.5℃，全天24小时监控[2]。

本次实验的实验分为两组进行，其中第一组的实验对象为水泥砂浆，关于水泥砂浆的配合比本文参考了相关文献和实验数据结果，选取了0.30,0.34,0.38,0.42四个较为合适水灰比，来配合观测不同水灰比砂浆的收缩以及SAP对收缩的影响。具体的四组基准砂浆配合比如表1所示。

表1砂浆配合比

需要说明的是高性能的吸水聚合物SAP颗粒的添加量本文控制在水泥重量的0.2%。在实验开始前，我们对SAP进行了预吸水的处理。当期吸水充足之后，将其添加至水泥少将当中,SAP的具体吸水量我们将其控制在w(SAP)∶w(水)=1∶30（W为重量）。

另外一组的实验对象为混凝土试件，通过对混凝土中添加高性能聚会物SAP来观察期性能的变化情况，本次实验的混凝土的水灰比具体如表2所示。

表2混凝土配合比

和砂浆组相同的是，我们对混凝有的添加剂量同样也控制在水泥重量的0.2%。对于混凝土而言，其搅拌量是非常大的,这也就造成了在搅拌是很难讲吸水饱和的SAP材料进行均匀分散在混凝土当中。为了解决这一情况我们需要对SAP干粉和水泥进行混合搅拌之后再进行加水搅拌,加用水量仍以w(SAP)∶w(水)=1∶30的比例进行。

3、结果与分析

3.1SAP对砂浆和混凝土工作性能的影响

如上文所示，两组实验的聚合物掺加量都是以聚合物w(SAP)∶w(水)=1∶30的比例。第一组实验当中，对砂浆进行添加超强吸水聚合物SAP之后，对其性能能产生了比较明显的改变，主体表现为其流动性和粘聚性有了很大程度的提高,同时其也不在发生泌水现象。而对于混凝土只能够掺加超强吸水聚合物的实验当中，我们可以从实验数据发现在混凝土中加入SAP和附加用水之后,混凝土坍落度也有了很好的改善，其泌水量有了一定程度的减少同时，坍落度也增加了20—30mm。

根据已有的研究我们可以知道，造成砂浆或混凝土的自收缩主要是因为是由于水泥石内部的自干燥作用导致的,这一自收缩过程还会伴随着水泥内部的相对湿度降低而持续的进行和发展，最终会和水泥的水化过程的结束和同步结束。当砂浆中添加了SAP之后,吸水饱和的SAP会在砂浆当中留下近似球形的饱水孔隙。在水泥水化过程中，水泥中的水分会逐渐的丧失，这也就会在水泥当中形成了水压力梯度，SAP颗粒中吸收的水会在外在的水梯度压力作用下而逐渐的流失出来被混凝土吸收，进而起到了延缓水泥石中相对湿度的降低的速度，弥补了早期的自收缩变形[3]。

3.2混凝土强度实验结果

混凝土中添加了SAP至后,实验数据表明其抗压强度发生了较为明显的变化，主要表现为在各阶段的混凝土的强度都在一定的程度上出现了一定程度的降低。具体细化表现为早期强度降低程度最大，降幅约为20%—25%;在中期强度略有降低，在后期的强度降幅约为10%—15%[4]。

结束语：本文通过对水泥砂浆和混凝土分别展开实验，验证了高强度聚水物对其性能的影响情况，得到了以下结果：

（1）超强吸水局和我在掺加到砂浆当中之后，对其性能的影响主要是提高了其收缩变形能力，呈现了明显减小的趋势。

（2）超强吸水聚合物对混凝土的影响主要是降低了强度，不同的阶段降低程度是不同的，其中对早期的影响最为明显，降低约为20%—25%。

参考文献

[1]詹炳根,丁以兵.超强吸水剂对混凝土早期内部相对湿度的影响[J].合肥工业大学学报：自然科学版,2006,29(9):115121154.

[2]叶华,赵建青,张宇.吸水树脂水泥基材料自养护外加剂的研究[J].华南理工大学学报：自然科学版,2003,31(11):41244.

[3]WeberS,ReinhardtHW.ANewGenerationofHighPerformanceConcrete:ConcretewithAutogenousCuring[J].AdvancedCementBasedMaterials,1997,(6):59268.

[4]KohnoK,OkamotoT,IsikawaY,etal.EffectsofArtificialLightweightAggregateonAutogenousShrinkageofConcrete[J].CementandConcreteResearch,1999(29):6112614.