硅烷处理剂改性大粒径花岗岩骨料混凝土

我国现在混凝土年产值达12～13亿ｍ3,约占国际总产值的40%,面对资源、动力和环境污染的巨大压力。南阳硅烷处理剂若能用大粒径粗骨料制造工程常用的Ｃ30～Ｃ50中等强度混凝土(以削减水泥用量),且明显进步其耐久性,将高效缓解压力,关键技能是改进混凝土的水泥浆/粗骨料界面层的功能。水泥浆体与粗骨料粘结强度主要由分子间引力(范德华力)发作[1]。既有改性办法,如在混凝土拌合物中掺入减水剂或矿藏掺合料等均可有用进步骨料与水泥浆体间的分子间引力。但应指出使骨料与水泥浆体界面层发作更多的化学键是更佳的途径,因为化学键强度远高于分子间引力。咱们曾测验在花岗岩外表涂改1%浓度的ＫＨ—570硅烷处理剂溶液,再补新砂浆,成果显现拉拔强度可进步123%[2]。据此,咱们猜测在花岗岩/处理剂/水泥浆界面层中很可能构成化学键接,硅烷处理剂很可能大起伏改进量大面广的中等强度(Ｃ30Ｃ50)大粒径骨料混凝土的功能。故笔者测验用ＫＨ—570硅烷处理剂溶液浸泡大粒径花岗岩骨料后,再制造混凝土,测验抗压强度,并初步讨论改性机理。

1实验资料及计划

1.1实验资料选用525一般硅酸盐水泥;中砂,细度模数为2.54;最大粒径为40ｍｍ的花岗岩骨料,骨料级配如表1所示。ＫＨ—570硅烷处理剂制形成1%和2%浓度溶液。

1.2实验计划混凝土的配比为水泥∶砂∶石∶水=1∶1.57∶3.66∶0.49。依据对粗骨料处理办法的不同,将试件分为6组如表2所示,每组三个试件,第一组(Ｎ)的粗骨料未经处理,第二(Ｐ15)、三(Ｐ30)、四(Ｐ60)组的粗骨料分别用1%浓度的ＫＨ570硅烷处理剂溶液浸泡15ｍｉｎ、30ｍｉｎ、60ｍｉｎ,第五(Ｐ30Ａ)组用2%浓度处理剂溶液浸泡骨料30ｍｉｎ,第六(Ｐ30Ｂ)组用2%浓度溶液浸泡粒径20～40ｍｍ的骨料30分钟。浸泡往后的骨料在天然条件下晒干24ｈ,再按惯例办法拌和混凝土,并做成150ｍｍ×150ｍｍ×150ｍｍ的立方体试件,规范保护28ｄ,进行抗压强度实验。

2实验成果与分析

2.1处理剂溶液浓度和浸泡时刻对混凝土强度的影响由表2可见,经1%、2%浓度硅烷处理剂溶液浸泡过的骨料拌成的混凝土试件(Ｐ15、Ｐ30、Ｐ60、Ｐ30Ａ、Ｐ30Ｂ)的抗压强度均比比照试件(Ｎ)高,其间试件Ｐ15比Ｎ进步18%。在浸泡时刻相同状况下,试件Ｐ30的抗压强度分别比试件Ｐ30Ａ和Ｐ30Ｂ高5%和10%,可见,低浓度处理剂溶液作用更佳。比照Ｐ15、Ｐ30、Ｐ60三组试件,可知混凝土抗压强度跟着骨料浸泡时刻的添加而下降。Ｐ60虽然选用了1%浓度溶液,但因浸泡时刻长,其抗压强度仍低于Ｐ30Ａ。

2.2骨料粒径影响一般以为粒径≤20ｍｍ的骨料对一般混凝土的强度影响很小[1],但对试件Ｐ30Ｂ,只浸泡了粒径20～40ｍｍ的骨料,南阳硅烷处理剂成果显现其抗压强度比试件Ｐ30Ａ低4.2%。这说明粒径5～20ｍｍ的骨料经硅烷处理剂溶液处理往后,也对进步混凝土的抗压强度有贡献。

2.3水泥浆花岗岩骨料界面层的偶联机理初探如图1所示,依据处理剂化学[3,4]和混凝土资料学[1],笔者以为水泥浆体与花岗岩骨料之间很可能以如下方式构成化学键。将硅烷处理剂溶液涂于花岗岩外表后,溶液中的单体和低聚物与花岗岩中的羟基构成氢键,这以后在枯燥条件(如涂溶液后放置24ｈ)下脱水,硅烷中的硅原子与花岗岩中的硅原子构成一个硅氧硅键(Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ),余下的两个硅醇基可与别的的处理剂成键,或许成游离方式。

如用花岗岩骨料与化学活性很强的水泥浆拌制成混凝土,因为水泥浆体富含羟基,可能与硅醇中游离的硅羟基构成氢键,并跟着水泥浆的不断水化、南阳硅烷处理剂枯燥,有一部分氢键脱水构成化学键,然后完成了水泥浆体与花岗岩这两种无机资料界面层的化学键接(如图2),即Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ。依据处理剂化学[3～5],溶液浓度太低或浸泡时刻过短,则硅烷处理剂不能完全包裹骨料;浓度太高或浸泡时刻过长,则硅烷处理剂溶液中的齐聚物就会增多,将导致可与水泥浆构成Ｓｉ—Ｏ—Ｓｉ键的硅羟基数削减(参见图1,2),乃至构成物理吸附的多分子层[5]。本研讨中,溶液浓度为2%和ｌ%浓度浸泡时刻60ｍｉｎ均作用不佳,很可能是溶液浓度太高、浸泡时刻过长所至。

3结语用硅烷处理剂处理骨料后再拌混凝土,能够使混凝土的抗压强度有较大起伏的进步。在日后的工作中应该着重研讨硅烷处理剂溶液的合理浓度和浸泡骨料的合理时刻,以更大起伏进步改性作用。