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乳液在菱镁胶凝材料中的作用研究

来源 : www.sdsjky.com   发布时间 : 2012-11-06

.乳液在菱镁胶凝材料中的作用研究

张兴福 崔洪涛 李天勋

                 山东省建筑科学研究院 山东济南 250031

     摘要:通过将乳液掺入菱镁胶凝材料,对其物理力学性能进行测试,研究了乳液对菱镁胶凝材料密度、强度的影响,并探讨了其作用机理。实验结果表明:乳液A、有机硅乳液作为添加剂加入菱镁水泥中能明显改善其物理力学性能。

关键词: 菱镁胶凝材料;乳液;抗折、抗压强度

1 概述

聚合物混凝土是指在水泥混和时加入了分散在水中或是可以在水中分散的聚合物材料,包括掺和不掺骨料的复合材料,其确切的名称为聚合物改性水泥基复合材料。水泥混凝土中使用的聚合物有橡胶、树脂、乳液、水溶性聚合物等几大类1。其中部分乳液在菱镁混凝土使用也获得较好的效果。适合在菱镁胶凝材料中使用的乳液,它们的共性是在菱镁材料中不会发生胶凝沉淀,不会破乳,对水化、硬化无破坏作用,在菱镁胶凝材料硬化的过程中,形成良好的防水保护层;同时,在晶体间的空隙中进行交联,堵塞毛细通道,提高了菱镁材料的强度、防水性能及抗返卤性能3

2试验研究

2.1试验材料及要求

1)轻烧镁粉:MgO含量84.3%,活性MgO含量63.4%,烧失量7.5%CaO含量1.6%;

2)卤片:主要成分MgCl2MgCl2含量47.4%NaCl含量0.65%,KCl含量0.45%,CaCl2含量0.42%

3)稻壳粉:细度:通过10目筛,含水率<5%

4)乳液:醋丙乳液、弹性乳液、乳液AB、有机硅乳液。

2.2试验方法

采用表1的配方,先将卤水和轻烧镁粉加入搅拌机,然后加入乳液,搅拌均匀后,加稻壳粉搅匀即可,分别放入4×4×16cm3试件中,用胶砂振动台震实成型,一天后脱模,养护到期后,按照GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》测强度。

2.3试验结果及分析

2.3.1醋丙乳液、弹性乳液、乳液AB菱镁胶凝材料中作用

采用乳液AB、醋丙乳液、弹性乳液分别成型试块,测试密度,强度,浸水后强度。结果见下表。

1乳液对菱镁胶凝材料性能的影响

编号

轻烧镁粉,g

卤水,g

稻壳,g

乳液,15g

密度,g/cm3

28天强度,MPa

浸水4天强度,MPa

抗折

抗压

抗折

抗压

1

1500

1100

300

0

1.69

18.5

57.2

12.3

36.1

2

1500

1100

300

乳液A

1.74

21.5

66.4

14.2

42.8

3

1500

1100

300

乳液B

1.71

19.0

59.9

13.0

41.4

4

1500

1100

300

醋丙乳液

1.68

18.4

58.4

13.8

37.3

5

1500

1100

300

弹性乳液

1.66

18.7

61.4

12.6

36.9

从表1中看出,掺加乳液AB、弹性乳液试件28天强度均有提高,掺乳液A抗折强度提高16.2%,抗压强度提高16.1%;乳液B抗折强度提高2.7%,抗压强度提高4.7%;弹性乳液抗折强度提高1.1%,抗压强度提高7.3%;醋丙乳液抗折强度略有降低,抗压强度略有提高。

2.3.2乳液A不同掺加量对菱镁材料性能影响

从表1中试验发现乳液A具有较明显的增强作用,比试验所用的其它乳液效果好,为探索合适的乳液掺量,对乳液A0.2-1.0%不同的掺加量进行了试验,结果见表2

2乳液A不同掺加量对菱镁材料性能影响

编号

乳液掺量,%

密度,g/cm3

14天强度,MPa

强度提高率,%

浸水2天强度,MPa

浸水2天软化系数

抗折

抗压

抗折

抗压

抗折

抗压

抗折

抗压

1

0

1.67

17.3

54.1

-

-

15.6

41.6

0.90

0.77

2

0.2

1.72

19.0

68.1

9.8

25.9

18.1

52.1

0.95

0.77

3

0.6

1.73

18.6

61.0

7.5

12.8

17.9

51.9

0.96

0.85

4

0.8

1.73

18.2

56.5

2.9

4.4

15.9

44.0

0.87

0.78

5

1.0

1.72

19.3

57.4

11.6

6.1

16.3

47.3

0.84

0.82

6

2.0

1.74

16.3

58.3

-5.8

7.8

16.4

45.1

1.01

0.77

2中乳液加量为占轻烧氧化镁比例,表中显示乳液掺量为0.2%14天抗压强度、浸水后强度最高,掺量0.6%时,软化系数最高,掺量从0.2-0.8%,随着乳液加量增加强度提高率降低;掺量1.0%时抗折强度最高,掺量为2.0%14天抗折强度反而降低,可以从此看出乳液掺量有一个最佳值,掺加过多反而带来不利的影响。

2.3.3有机硅乳液对菱镁胶凝材料性能的影响

本试验中使用的有机硅乳液为我们在实验室中采用硅油、乳化剂乳化而成。

3有机硅乳液效果                                                                                                                                                                  

编号

乳液掺量,%

密度,g/cm3

14天折压比

14天强度,MPa

浸水2天软化系数

14天强度提高率,%

抗折

抗压

抗折

抗压

抗折

抗压

1

0

1.61

0.258

11.9

46.1

1.16

0.76

-

-

2

0.5

1.74

0.261

14.7

56.2

1.00

0.83

23.5

21.9

3

1.0

1.71

0.267

15.0

56.2

0.92

0.78

26.1

21.9

3中乳液掺量为占轻烧粉重量百分比,从表中看出,掺加有机硅乳液0.5%,就能获得满意的效果。密度提高了8.1%,抗折强度、抗压强度都有明显提高,都在21%以上。但是浸水后强度,掺量1.0%低于0.5%,说明掺量过大,对耐水性不利。有机硅乳液对抗折强度提高效果较表1中乳液好。从表3中还可以看出,随着乳液掺量增大,菱镁胶凝材料折压比增大,韧性增强。

3乳液在菱镁制品中作用机理

 当乳液加入到菱镁水泥中时,在搅拌过程中,乳液颗粒均匀地分散到菱镁水泥浆体中。当菱镁水泥遇到水时,水化反应开始,Mg(OH)2溶液很快达到过饱和并析出晶体,同时生成晶体及水化凝胶体,乳液中的乳液颗粒便沉积到凝胶体和未水化的菱镁水泥颗粒上。随着水化反应进行,水分不断消耗,水化产物增多,乳液颗粒逐渐聚集在毛细孔中,并在凝胶体表面、未水化菱镁水泥颗粒上形成紧密堆积层。这些聚集的乳液颗粒逐渐填充毛细孔并且覆盖着它们不能完全填充的毛细孔的内表面。由于水化或干燥水分进一步减少,在凝胶体上和在孔隙中紧密堆积的乳液颗粒便凝聚形成连续的薄膜,并且使水化产物之间及骨料相互胶接。由于乳液在界面过渡区孔隙中凝聚成膜,从而使界面过渡区更为致密,使菱镁材料的性能得以改善。一些聚合物分子中的活性基团可能与菱镁水泥水化产物中的Mg2+产生交联反应,形成特殊的桥键作用,改善菱镁水泥砂浆硬化体的物理组织结构,缓解内应力,减少了微裂纹,使其断裂韧性、变形性能得以提高,增强了乳液与菱镁水泥之间的结合,提高了抗折强度。 还有就是乳液渗透并填充到菱镁水泥浆体的孔隙,从而降低了孔隙率使混凝土材料的密实程度、抗压强度得到提高

4结论

4.1乳液A在菱镁胶凝材料中作用非常明显,提高了强度和耐水性,而且不需要掺加很大的量,只需掺加0.2%即可获得满意的效果。

4.2采用我们研制成功的有机硅乳液,掺加0.5%即可获得满意的增强效果。

 

5参考文献:

(1)       刘志勇,聚合物水泥基材料研究综述,化学建材,2000126-28

(2)       苏英等,聚合物水泥基防水混凝土概述,中国混凝土与水泥制品网,200814

(3)       涂平涛,氯氧镁材料改性外加剂的原理及应用,中国菱镁制品网

 

 

 

 

作者简介:张兴福 山东烟台人,19653月出生,研究员,从事菱镁胶凝材料改性剂及配套技术研究,电话:158666370350531-85595365

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