高吸水性聚合物對水泥砂漿長期收縮性能的影響

齊懌

【摘要】本文主要從摻量和粒徑范圍兩個角度，通過試驗(yàn)的方式深入研究了高吸水性聚合物（SAP）對水泥漿長期收縮性能的影響，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果來看，高吸水性聚合物能夠有效的改善水泥砂漿的長期收縮性能，其改善效果隨著濕度的降低會不斷加強(qiáng)。

【關(guān)鍵詞】高吸水性聚合物;水泥砂漿;長期收縮性能

在現(xiàn)代建筑工程建設(shè)中，水泥是比較常用的一種材料，水泥基料的收縮變形情況對于工程質(zhì)量有著較大的影響。而水泥基料收縮變形主要和干燥說所以及自收縮兩個方面有關(guān)。SAP是一種能夠降低水泥基料早起收縮率的物質(zhì)，近些年來相關(guān)研究有很多，如我國孔祥明等通過研究發(fā)現(xiàn)吸水SAP可以有效降低高性能水泥混凝土的早期收縮率以及干燥收縮率。但綜合來看，關(guān)于SAP對水泥基料早期收縮變形影響規(guī)律的研究卻相對較少，本文研究就是為了填補(bǔ)這一空白。

1、材料制備與試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料的制備

本次研究選用的原料是安徽海螺水泥長生產(chǎn)的P·II52.5R型號硅酸鹽水泥，高吸水性聚合物則選用的是上海禹伊實(shí)業(yè)有限公司出品的丙烯酸/丙烯酸鈉共聚物。

在制作水泥砂漿的過程中，配合比設(shè)計(jì)十分重要，本次研究中水泥灰砂比固定為1：3，水灰比固定為0.5。在分別探究SAP粒徑和摻量變化對水泥砂漿收縮性能的影響時，一方面將SAP篩分為三個粒徑范圍，分別是0～70μm，70～106μm，106～160μm。另一方面則設(shè)置多個摻量方案，具體以水泥質(zhì)量作為參照物，分別是水泥質(zhì)量的0.2%，0.4%以及0.6%。

1.2水泥砂漿的制備以及試驗(yàn)

根據(jù)預(yù)先制定好的配合比分別稱取各類原材料，之后利用膠砂攪拌機(jī)將水泥和SAP攪拌均勻，按照GB/T17671～1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢測方法（ISO法）》攪拌制備水泥砂漿。之后根據(jù)《干混砂漿物理性能試驗(yàn)方法》的內(nèi)容將水泥砂漿制作成干縮收縮性能測試用試件，在合理的溫度和濕度下分別進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和測試，分別測試SAP粒徑變化以及摻量變化對其干燥收縮性能的影響。之后將水泥砂漿制作成自收縮性能測試用試件，在一定的溫度濕度條件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，分別測試SAP粒徑變化以及摻量變化對其自收縮性能的影響。

2、試驗(yàn)結(jié)果分析討論

2.1 SAP對水泥砂漿長期干燥收縮性能的影響分析

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來看，在不同的濕度條件下，SAP均可以起到降低水泥砂漿干燥收縮率的效果，但濕度的不同則決定著這種影響的具體程度。例如，在40%和60%RH條件下，SAP能夠大幅度的降低水泥砂漿各齡期的干燥收縮率，相較而言，在40%條件下的降幅更大。而在90%RH條件下，SAP能夠起到的效果十分有限。另一方面，SAP摻量的不同對水泥砂漿干燥收縮率產(chǎn)生的影響也存在差異性，綜合來看，當(dāng)起摻量為水泥質(zhì)量的0.4%時，起到的改善效果最為顯著。由此可見，摻入SAP可以達(dá)到降低水泥砂漿干燥收縮率的目的，一方面濕度越低，發(fā)揮的效果也就越好。

在SAP最佳摻量（水泥質(zhì)量的0.4%）下，SAP粒徑變化對水泥砂漿干燥收縮率也才存在著明顯的影響。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果來看，在早齡期，粒徑處于70～160μm范圍內(nèi)時，SAP使得水泥干燥收縮率降低的幅度最大。而在中后齡期，不同粒徑范圍起到的效果則不會出現(xiàn)較大的差異。由此可見，不同范圍粒徑的SAP對水泥砂漿干燥收縮性能的影響程度并不高。

2.2 SAP對水泥砂漿長期自收縮性能的影響分析

結(jié)合不同SAP摻量下以及不同粒徑范圍內(nèi)水泥砂漿長期自收縮率受到的影響情況來看，SAP確實(shí)能夠在一定程度上起到降低水泥砂漿自收縮率的效果。當(dāng)摻量為水泥質(zhì)量的0.4%時，其對水泥砂漿收縮性能的改善效果達(dá)到最優(yōu)。另一方面，在早齡期（28天以內(nèi)），不同粒徑范圍內(nèi)水泥砂漿的自收縮率的差異性較大，中后齡期時這種差異則不甚明顯。

2.3 SAP改善水泥砂漿長期收縮性能的機(jī)理分析

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果來看，摻入SAP的水泥砂漿，在各齡期內(nèi)，其濕度均高出基準(zhǔn)砂漿許多，且隨著SAP摻量的增加，二者濕度的之間的差異也在逐步擴(kuò)大。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于SAP具有緩釋水分的效果，在水泥砂漿養(yǎng)護(hù)的過程中，它能夠逐步釋放出其所吸附的水分，避免水泥砂漿內(nèi)部因水分散失出現(xiàn)濕度下降的情況。

此外，SAP對水泥砂漿的孔結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的影響，在摻入0.4%SAP的情況下，水泥砂漿的總孔隙率以及平均孔徑均比基準(zhǔn)砂漿高出許多，而孔結(jié)構(gòu)則是水泥砂漿收縮性能的重要影響因素?？紫堵实脑龃髸?dǎo)致水泥砂漿密度的降低，使其收縮率出現(xiàn)提升。通過提升水泥基料內(nèi)部含濕量的方式可以有效的降低其收縮率?；诖?，SAP可以使水泥砂漿的長期收縮率出現(xiàn)降低的原因就是其能夠在較長的齡期內(nèi)使水泥砂漿內(nèi)部保持在高濕度水平下，緩解因水分蒸發(fā)形成的毛細(xì)孔張力。

而環(huán)境濕度越低，SAP對水泥砂漿長期收縮性能改善越顯著的原因則是因?yàn)榈铜h(huán)境濕度有利于SAP水分緩釋作用的發(fā)揮，促進(jìn)水泥砂漿內(nèi)部相對濕度的增高，減少毛細(xì)孔張力，最終達(dá)到改善水泥砂漿收縮性能的效果。而在環(huán)境濕度偏高的情況下，SAP水分緩釋作用的發(fā)揮將受到較大的影響，使得水泥砂漿內(nèi)部處于相對濕度較低的條件下，引發(fā)毛細(xì)孔張力，以至于其改善水泥砂漿收縮性能的效果不夠理想。

結(jié)語：

綜上所述，高吸水性聚合物的粒徑范圍以及摻入量對于水泥砂漿干燥收縮性能以及自收縮性能均會產(chǎn)生一定的影響。其中粒徑范圍對水泥砂漿收縮性能的影響主要體現(xiàn)在早齡期，摻入量對水泥砂漿長期收縮性能的影響則存在一個最佳值，即水泥質(zhì)量的0.4%。

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