隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和重點工程的建設(shè)，公路交通量不斷增大，重型車輛的增加、超限超載現(xiàn)象的日趨嚴重，加之以前建設(shè)的橋梁經(jīng)過長期惡劣的自然環(huán)境作用，結(jié)構(gòu)物本身有不同程度的破壞，橋梁承載力不足成了很多舊橋的普遍問題，對于上述問題，常用的解決方案便是對部分梁板進行局部加固，使其恢復原設(shè)計功能并延長使用壽命，而在老混凝土上噴射新砂漿是目前最為常見的方法之一 [1] 。由于新老混凝土的黏結(jié)性、抗折抗壓性對保證新老混凝土形成整體共同受力起著關(guān)鍵的作用。所以可再分散膠粉作為加固砂漿中最為重要的外加劑，其性能及對砂漿力學性能的影響起著至關(guān)重要的作用 [2] 。

　　1 可再分散膠粉對砂漿的作用機理及方法

　　目前聚合物改性砂漿的方式主要有兩種，一是先將合成好的聚合物乳液按一定比例與砂漿混合 , 聚合物乳液在水泥水化過程中影響砂漿水化過程及結(jié)構(gòu) , 從而對水泥砂漿的性能起到改善作用。另一種是先將聚合物與水泥或其他分散介質(zhì)進行預(yù)分散 , 以干拌砂漿的形式使用?；旌狭吓c水拌和時， 聚合物遇水變?yōu)槿橐?, 在砂漿結(jié)硬化過程中，乳液脫水，形成聚合物固體結(jié)構(gòu)。由于第一種方法質(zhì)量不太穩(wěn)定，所以逐漸被第二種所取代。干拌砂漿中可再分散膠粉聚合物與水泥發(fā)生作用分為 3 個階段：

　　a) 第一階段 當膠粉與水泥攪拌過程中，膠粉顆粒均勻分布于水泥漿體中 , 形成聚合物水泥漿體。在這一體系中，隨著水泥的水化，聚合物顆粒沉積在水泥凝膠顆粒的表面。

　　b) 第二階段 隨著水分的減少 , 水泥凝膠結(jié)構(gòu)在發(fā)展 , 聚合物逐漸被限制在毛細孔隙中。隨著水化的進一步進行 , 毛細孔隙中的水在減少 , 聚合物顆粒絮凝在一起。水泥水化凝膠的表面形成聚合物密封層 , 聚合物密封層也黏結(jié)了骨料顆粒的表面及水泥水化凝膠與水泥顆?；旌衔锏谋砻?。因此 , 混合物中的較大孔隙被有黏結(jié)性的聚合物所填充。

　　c) 第三階段 由于水化過程的不斷進行 , 凝聚在一起的聚合物顆粒之間的水分逐漸被全部吸收到水化過程的化學結(jié)合水中 , 最終聚合物顆粒完全融化在一起形成連續(xù)的聚合物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。聚合物網(wǎng)結(jié)構(gòu)把水泥水化物聯(lián)結(jié)在一起 , 即水泥水化物與聚合物交織纏繞在一起 , 因而改善了水泥石的結(jié)構(gòu)形態(tài) [3] 。

　　2 可再分散膠粉對砂漿力學性能的影響研究

　　2.1 原材料選用及試驗方法

　　a) 水泥 蘭州大通河水泥有限公司普硅 52.5 水泥。

　　b) 可再分散乳膠粉 汕頭經(jīng)濟開發(fā)區(qū)龍湖科技有限公司 VINNAPAS5011 。

　　c) 砂子 標準砂，中國中材集團有限公司生產(chǎn)。

　　d) 水 自來水。

　　e) 試驗方法 抗折、抗壓強度采用 GB/T 17671 — 1999 《水泥膠砂強度檢驗方法》（ ISO 法）； 黏結(jié)強度采用 JTJ 270 — 1998 附錄 A7 《水泥砂漿黏結(jié)強度檢測》。

　　2.2 黏結(jié)性能影響

　　膠粉在砂漿中作為第二黏結(jié)劑與無機黏結(jié)劑水泥相互配合 , 發(fā)揮其各自的優(yōu)勢 , 從而使砂漿的黏結(jié)性能得到改善。根據(jù)這個理論，我們采用 VINNAPAS 可再分散乳膠粉對加固砂漿進行改性，結(jié)果如圖 1 所示。


圖 1 不同摻量膠粉對黏結(jié)性能影響
　　由圖可知，加入可再分散膠粉后，砂漿的黏結(jié)能力大幅度提高，原因可能有以下兩點 : a) 聚合物在水泥漿體和骨料間形成具有較高黏結(jié)力的聚合物膜 , 這層膜除本身具有良好的黏結(jié)性能外，還和水泥砂漿一起，組成了黏結(jié)層，大大增加了黏結(jié)面積。從而提高了單位面積上的黏接力。 b) 砂漿中最薄弱的環(huán)節(jié)是砂漿和水泥漿體間的界面 , 這個區(qū)域成為過渡區(qū)。過渡區(qū)是收縮裂縫形成并導致黏結(jié)力損失的特殊區(qū)域 , 如果砂漿受到應(yīng)力作用 , 最容易在過渡區(qū)產(chǎn)生裂紋。在砂漿中加入可再分散聚合物膠粉 , 使得砂漿從純粹的剛性體變的剛?cè)峒鎮(zhèn)?，這種體系可以緩解應(yīng)力作用， 使砂漿和水泥漿體間的界面微裂紋減少 , 從而提高了砂漿的黏結(jié)強度 [4] 。同時我們也發(fā)現(xiàn)，膠粉并不是越多越好，當膠粉摻量到達一定程度后，黏結(jié)力反而減弱。

　　2.3 抗壓性能影響

　　對于抗壓性能，有的學者認為膠粉加入砂漿中后，使得砂漿中的含氣量降低，從而提高整個體系的抗壓強度，也有的學者認為當體系中加入柔性材料后，必然導致抗壓強度的降低，試驗中，我們采用不同摻量的膠粉對砂漿進行改性，結(jié)果如圖 2 所示。


圖 2 不同摻量膠粉對抗壓性能影響
　　由圖可知，摻入膠粉后，只有 5% 的摻量在 3 d 的時候強度較原始砂漿強度高，其余的均低于未摻之前的強度，由此可見，膠粉加入后抗壓強度增加的的理論只是在摻入量較少的時候正確，而在超過 5% 后膠粉的柔性起主要作用，且隨著摻入量的增加，呈遞減趨勢。

　　2.4 抗折性能影響

　　抗折強度是砂漿又一重要力學指標，其與砂漿的顆粒配比是否合理、氣孔的大小和數(shù)量、組織結(jié)構(gòu)是否均勻一致、顆粒間結(jié)合是否牢固有重要關(guān)系，聚合物的加入可以在砂漿中形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，減少水泥砂漿微粒間的空隙，從而起到增大抗折性能的作用。如圖 3 所示。


圖 3 不同摻量膠粉對抗折性能影響
　　由圖可知， 3 d 的抗折強度隨膠粉的加入在 15% 摻量以前有明顯的增大趨勢，而 28 d 的強度雖然也有增加，但幅度不如 3 d 的大，這可能與膠粉有在前期階段易于形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有關(guān)，而抗折強度之所以整體有所提高，除了形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)外，聚合物還增加了顆粒間的黏結(jié)力從而整體上提高了砂漿的抗折性能，不過當膠粉摻量達到 20% 后，抗折性能因為聚合物的柔性而降低。

　　3 結(jié)論

　　a) 可再分散乳膠粉可以明顯提高砂漿與舊混凝土基體的黏結(jié)性能。

　　b) 可再分散乳膠粉可以小幅提升砂漿的抗折強度。

　　c) 可再分散乳膠粉加入量超過 5% 后，對砂漿的抗壓強度有負面作用，但在一定范圍內(nèi)仍能滿足加固砂漿的抗壓性能要求。

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文章來源： 永年加固公司
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