人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的试验研究

人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的试验研究 人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的试验 研究 全国中文核心期刊新建晓 人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的 试验研究 谢慧东,张云飞,董全文,颜世涛 (1.山东华森混凝土有限公司,山东济南250101; 2.济南市建筑工程质量与安全生产监督站,山东济南250013) 摘要:利用人工砂生产干混普通防水砂浆,研究了人工砂中石粉含量,增稠保水材 料和膨胀剂对干混普通防水砂浆抗渗性能的 影响,并通过SEM和孔结构技术了其作用机理.应综合于混普通防水砂浆各 项性能要求,确定比较合适的干混普通防水砂浆配 合比. 关键词:干混普通防水砂浆;抗渗性能;人工砂;石粉;增稠保水材料;膨胀剂 中图分类号:TV432+.4文献标识码:A文章编号:1001—702X(2010)10—0066—04 Experimentalstudyontheimpermeabilityofdry-mixedordinarywaterproofmortarwithmanufacturedsand XIEHuidong,zHANGYunfei,DONGQuanwen,YANShitao (1.ShandongProvincialHuasenConcreteCo.Ltd.,Jinan250101,Shandong,China; 2.JinanCenterforQualitySupervisionandSafetyinProductionofBuildingEngineering,Jinan250013,Shandong,China) Abstract:Inthispaper,dry— mixedordinarywaterpm0fmortarwithmanufacturedsandisprepared.Theeffectsofpowder content,adhesiveandwater— retainingadmixtureandexpansionagentondry-mixedordinarywaterproofmortarwithmanufactured sandalestudiedsystematically.Furthermore,theactingmechanismisresearchedbySEMan dporestructuretechnology.Aproper formulationforproductionisdeterminedaccordingtorequirementofcomprehensiveperfor manceofdry-mixedordinarywaterproof mortar. Keywords:dry—-mixedordinarywmerproofmortar;impermeability;manufacturedsand;powder;adhesive andwater—-retaining admixture;expansionagent 0前言 利用人工砂生产普通干混砂浆,符合国家资源综合利用 政策要求,是普通干混砂浆节约资源和能源,保护环境的重要 方面.人工砂是经机械破碎筛分而成,其颗粒尖锐粗糙且带有 棱角,同时在其中不可避免含有一定量的石粉,这是人工砂与 天然河砂最明显的区别.目前人工砂在普通干混砂浆尤其是 干混普通防水砂浆中的应用研究还比较欠缺?.外墙,室内 厨房和地下室的渗漏水不但影响了建筑物的使用寿命和安 收稿日期:2010—05—28 作者简介:谢慧东,男,1969年生,山东莱阳人,高级工程师.地址:济 南市高新区凤山路,电话:0531—88810278,E—mail:xiehuidong123@ 163.com. ?66?新型建筑材料201010 全,而且直接损害建筑物的装饰效果,造成墙壁变色,发霉,涂 料起皮,粉层脱落等.雨水浸湿了墙面,增大了屋内的湿度,降 低了保温隔热效果,给居民的工作和生活带来极大的不便,特 别是高层建筑的成片渗漏危害更大p_回.因此,如何提高干混 普通防水砂浆的防水性能,是应用人工砂生产干混普通防水 砂浆的重点研究内容. 本文利用人工砂取代天然砂生产干混普通防水砂浆,对 人工砂中的石粉含量,增稠保水材料和膨胀剂对干混普通防 水砂浆性能的影响进行了比较系统的研究,并通过SEM和孔 结构技术分析其作用机理. 1试验 1.1原材料 水泥:山水P?042.5水泥,安定性(雷氏夹法)合格,性能 谢慧东,等:人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的试验研究 指标见表1;粉煤灰:山东济南黄台电厂产,?级粉煤灰,性能 指标见表2;人工砂:石灰岩碎石经机械破碎筛分制得,颗粒 :人工砂破碎后的粉料 级配见表3,基本性能指标见表4;石粉 直接取用;砂浆增稠保水材料HT:自配,由无机,有机保水材 料复配而成;膨胀剂F:硫铝酸盐型膨胀剂;饮用自来水. 表1水泥的物理力学性能 日 细度(45la,m烧失量含水量安定性(雷氏需水量比 筛筛余),%,%/%夹法)/mm/% I 级配区? ? 35,565—3585,7l95,8O100,90 25-050-1070,4l92—701oo-90 15-025,040,l685,55100-90 表4人工砂的基本技术指标 项目测试结果项目测试结果 松散密度/(kg/m3)1500石粉含量/%13.5 紧密密度/(kg/m)1790泥块含量,%0 表观密度/(kg/m3)2580吸水率/%0.4 细度模数2.7坚固性,%8.4 MB值(亚甲蓝试验)0.85 1.2试验 砂浆的拌制,试件的成型及其稠度,保水性,凝结时间,抗 压强度,拉伸粘结强度和抗渗性试验均按JGJ70__2009《建 筑砂浆基本性能试验方法》进行.采用砂浆搅拌机进行搅拌, 搅拌时间不少于3min,采用养护. 1.3试验 通过测试砂浆稠度,保水性,凝结时问,抗压强度,抗渗压 力和拉伸粘结强度,综合确定干混普通防水砂浆的配合比. 参照JG/T230--2007《预拌砂浆》和JGJ98—2000《砌筑 砂浆配合比规范》,设计干混普通防水砂浆强度等级为 M15,稠度控制在70,80mm.将人工砂通过75m筛筛除石 粉后备用,分别研究石粉含量,增稠保水材料和膨胀剂剂对干 混普通防水砂浆性能的影响.其配合比试验方案见表5. 表5干混普通防水砂浆配合比试验方案 注:?石粉掺量为石粉质量占人工砂和石粉总质量的百分比;? 增稠保水材料HT及膨胀剂F掺量均为占水泥和粉煤灰总质量的百 分比. 2结果与分析 2.1试验结果(见表6) 表6不同砂浆配合比试验结果 2.2试验结果分析 (1)从表6中14试验结果可以看出,干混普通防水砂 浆在达到规定稠度(70—80mm)时,随着人工砂中石粉含量的 逐渐增加,防水砂浆的保水性先提高后降低,石粉含量为 12%时,砂浆的保水性最好:凝结时间逐渐缩短;抗压强度先 增大后有所下降,但石粉含量为12%18%时,对抗压强度影 响不大;拉伸粘结强度先增大后降低,石粉含量为12%时,砂 浆拉伸粘结强度最大,达0.23MPa,再增大石粉含量将会影响 其粘结强度;28d抗渗压力先增大后降低,石粉含量为12% 时,其28d抗渗压力最大. (2)从表6中3,5,,7试验结果可以看出,干混普通防 NEWBUILDINGMATERIALS?67? 加加加 mm O00 谢慧东,等:人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的试验研究 水砂浆在达到规定稠度(70,80mm)时,随着增稠保水材料 HT掺量的增加,其保水性和拉伸粘结强度逐渐增大;凝结时 间逐渐延长;抗压强度和28d抗渗压力逐渐降低.综合考虑 增稠保水材料HT对普通防水砂浆各项性能的影响,掺量为 3%LL较适合. (3)从表6中3,8,9,10试验结果可以看出,干混普通 防水砂浆在达到规定稠度(70,80mm)时,随着膨胀剂F掺量 的增加,其保水性和拉伸粘结强度逐渐降低;凝结时间和抗压 强度变化不大;28d抗渗压力逐渐增大,当膨胀剂F掺量为 12%时,其28d抗渗压力可达1.4MPa.综合考虑膨胀剂F对 干混普通防水砂浆各项性能的影响,应根据砂浆抗渗等级要 求掺加不同掺量的膨胀剂,并适当调整增稠保水材料HT的 掺量. 3机理分析 为了探讨石粉含量,增稠保水材料HT和膨胀剂F对干 混普通防水砂浆微观结构的影响,根据表5配合比,选择1, 3,6,7,9,10"配合比制备砂浆试件,养护至28d龄期后,从 距离砂浆试件表面5mm以内的部位取样,进行SEM和孔结 构分析,不同配合比的干混普通防水砂浆SEM和孔结构分析 结果见图1和表7. (c)6试样 (d)7试样(e)9试样(f)lO试样 图11,3,6,7,9和10试样的SEM分析(x3000) 表7干混普通防水砂浆的孑L结构分析% 3.1SEM分析 图1中1,3试样均可以看到板状Ca(0H)晶体,但1 ?68?新型建筑材料2010.10 试样看不到CSA纤维和针状钙矾石晶体,而3试样能看到 CSA纤维和针状钙矾石晶体,且3试样比1试样在颗粒分 布上均匀且堆积紧密,这是由于石粉很好地起到了分散均化 浆体颗粒的作用,有利于砂浆强度的发挥以及水化反应的进 行,并使砂浆内部结构更加致密,这从表6中7d,28d强度和28d抗渗压力的宏观数据上可得到验证. 图1中3,,7试样均可以看到板状Ca(0H)晶体,但 3,6试样可以清楚的看到细长的纤维状C—S—H凝胶和针棒 状钙矾石晶体,且3试样图中纤维状C—S—H凝胶和针棒状 钙矾石晶体能交结在一起,而7试样很难看到细长的纤维状 C—S—H凝胶和针棒状钙矾石晶体,且大孔明显增多,颗粒分 谢慧东,等:人工砂干混普通防水砂浆抗渗性能的试验研究 布较差.这是由于虽然增稠保水材料HT的加入对浆体颗粒 起到很好的分散均化作用,但掺量过高,由于引起气泡较多和 大泡增多,且易出现分散不均或结团现象而起负面作用,降低 砂浆浆体结构的致密度,这从表6中7d,28d强度和28d 抗渗压力的宏观数据上可得到验证. 图1中3,9,10'试样均可以看到板状Ca(0H)晶体,纤 维状C—S—H,CSA凝胶和针棒状钙矾石晶体,但9,10试样 中纤维状凝胶和针棒状钙矾石晶体能很好地交结存一起,且 水化产物丰富均匀,结构非常致密,无明显孔隙.出现此种情 况是由于石粉,增稠保水材料HT和膨胀剂F共同作用的结 果,特别是膨胀剂的作用.主要表现为:3种材料吸附于水泥 浆体颗粒表面,由于同种电性相斥使颗粒均匀地分散开来,而 不至于出现成团现象,有利于浆体水化的进行和水化产物的 形成和伸展;且由于膨胀剂与浆体水化产物Ca(0H)反应生 成具有膨胀作用的钙矾石,使钙矾石数量增多而填充更多空 隙,从而降低孔隙率,使浆体结构致密度提高.这从表6中28 d抗渗压力的宏观数据上可得到验证. 3.2孑L结构分析 砂浆的性能与其内部结构有直接关系.孑L径d<20nm为 无害孔,d在2050nin为少害孔,d在50100nm为有害孔, d>]00nm为多害孔阎.砂浆硬化体中孔径d>100nm的孔对砂 浆性能有较大的危害,即砂浆中孔径大于100nm的多害孔越 多,砂浆的密实性越低,性能越差. 从表7中1,3试样可以看出,当人工砂砂浆中加入石粉 后,砂浆硬化体中无害孔和少害孔数量明显增多,特别是无害 孔增多比较明显,多害孔数量明显降低,且总孔隙率明显降 低.这说明石粉的加入明显改善硬化浆体孔径分布,即细化孔 径,降低总孔隙率,从而使普通防水砂浆的宏观性能提高. 从表7中3,6,7试样可以看出,随着增稠保水材料HT 掺量的增加,其孔径分布和总孔隙率发生明显变化,即砂浆硬 化体中无害孔和少害孔数量逐渐减少,特别是无害孔减少比 较明显,而多害孔数量明显增多,且总孔隙率逐渐增大.这是 由于砂浆中增稠保水材料的加入,将会引入部分气泡,当其掺 量较少(?3%)时,此气泡将会均匀地分布在浆体中,使水化 产物颗粒分布均匀,孔径尺寸适当,结构致密;当其掺量较多 (>3%)时,虽然可增加新拌砂浆的黏度,增大颗粒之间粘结 力,但由于气泡较多,使水化产物颗粒间隙增大,分散性较差, 且易出现较多连续孔,从而降低砂浆的致密度. 从表7中3,,1试样可以看出,随着膨胀剂F掺量的 增加,其孔径分布和总孔隙率发生明显变化,即无害孔和少害 孔数量逐渐增多,而有害孔和多害孔逐渐降低,且总孔隙率逐 渐减少.这是由于膨胀剂与水化产物Ca(0H)反应生成具有 微膨胀性的钙矾石,可以隔断毛细孔渗水通道,减少有害孔和 多害孔数量,补偿了砂浆的收缩,增强砂浆的密实度.另外,加 上与石粉和增稠保水材料的复合作用,水化产物的分布更加 均匀化,砂浆内部形成空间网络结构.因此,3种材料的共同 作用,提高了干混普通防水砂浆的拉伸粘结强度和抗渗性. 4结论 (1)人工砂中含有适量的石粉,可起到分散均化浆体颗粒 的作用,有利于砂浆强度的发挥以及水化反应的进一步发展, 并使砂浆内部结构更加致密化,从而提高砂浆的保水性,强 度,拉伸粘结强度和抗渗性. (2)增稠保水材料HT在干混普通防水砂浆中可以起到 良好的保水作用,同时对提高砂浆抗压强度和粘结强度也有 较好的效果,且在一定掺量内能提高抗渗能力,但掺量过高会 降低抗渗等级,因此,在使用中要合理控制其掺量. (3)干混普通防水砂浆中掺入一定量的膨胀剂F后,在 保持新拌砂浆保水性和硬化砂浆抗压强度,拉伸粘结强度基 本不变情况下,可以使砂浆的抗渗性得到大大提高. (4)石粉,增稠保水材料HT,膨胀剂F三者合理搭配应 用,可以获得性能较好的干混普通防水砂浆,能够达到国家标 准对干混普通防水砂浆的性能要求. 参考文献: 【1]侯云芬,蔡光汀,陈家珑,等.人工砂在抹灰砂浆中的应用研铀JJl 混凝土,2004(2):31-33. [2]常江,蒋元海,柳刚,等.人工砂是配制优质混凝土和砂浆的理想 材料[JI_混凝土与水泥制品,2005(3):14一l7. f3]张高展,杨德云,翟红侠,等.防水抗裂干混砂浆的设计与性能研 究lJ1.福建建筑,2009(12):103—105. [4]朱伶俐,赵宇.灰砂比对防水干混砂浆性能影响的试验研究[J1.砖 瓦,2006(9):64—66. [5]范树添,罗瑞枝,何敏华.抗渗防水干混砂浆的研铀J1.广东建材, 2005(1O):6—7.' [6]张义顺,徐传友,于艳辉.新型纤维防水干粉砂浆性能研究[Jl_混 凝七,2007(11):69—72. [7】陈益兰,纪涛,丰霞,等.砂浆保水增稠材料的研究及机理探讨【J1. 广东建材,2007(3):19—20. [8】唐成燕,肖佳,陈烽,等.矿渣微粉,粉煤灰水泥基材料的性能试 验研究【JJ.粉煤灰,2006(5):21—23. A NEW13UILDINGMATERIAkS?69?