哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 第4章 环氧树脂乳液对改性水泥砂浆的强度、粘结性
能及抗冻性的影响
4.1改性水泥砂浆的强度
参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》，制备试件，并在养护至龄期后，测试其抗折强度与抗压强度。单掺环氧树脂改性水泥砂浆抗折强度、抗压强度如表4-1及图4-2，图4-3所示。
表4-1 单掺环氧树脂改性水泥砂浆抗折、抗压强度
聚灰比 /%
3d
抗折强度 /Mpa
7d 28d 3d
抗压强度 /Mpa
7d 28d
0 5.8 7.7 10.4 24.8 29.3 59.0
3 5.0 6.2 9.4 22.4 26.3 46.6
6 4.5 6.5 10.4 16.7 27.4 53.6
9 3.6 4.7 7.0 9.1 15.3 26.6
12 3.4 4.4 6.2 8.9 15.2 23.3
11109 3d 7d 28d抗折强度（Mpa）876543024681012聚灰比 (%)
图4-1 单掺环氧树脂改性水泥砂浆抗折强度
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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 6050 3d 7d 28d抗压强度 (Mpa)40302010024681012聚灰比 (%)
图4-2 单掺环氧树脂改性水泥砂浆抗压强度
由表4-1及图4-1，图4-2看出，随着环氧树脂掺量的增加，其3d抗折强度及抗压强度均单调递减，而7d及28d的抗折强度与抗压强度先减小，在6%聚灰比下，反而增大，然后单调递减，而在9%及12%掺量下，强度下降十分明显。
这是由于环氧树脂乳液掺量为3%时，在改性砂浆试件成型过程中，由于环氧树脂乳液掺量较少，不能很好的固化成膜包裹水泥水化物，填充其空隙，只能以小颗粒的形式分散于水泥水化物中或局部成膜。整体上，乳液被水泥水化产物所包裹，形成局部的、不连续的聚三维网络状结构；而在掺量为6%时，改性砂浆试件强度都达到了极大值，这时由于在聚合物乳液在水泥砂浆硬化时，形成连续的膜，使得聚合物形成的三维网状结构能很好地填充水泥砂浆的空隙，改善了水泥砂浆孔结构，使其具有优良性能[25]。
因此，在乳液掺量适量时，环氧乳液可以改善其孔结构与砂浆性能；但在掺量过量时，水泥砂浆中会出现局部乳液过量，反而使水泥砂浆的均匀性被破坏，从而导致整个砂浆试件的力学性能明显下降，强度降低。
而在3%环氧树脂乳液掺量下，等量取代粉煤灰，参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》，制备养护试件，并在养护至龄期后，测试其抗折及抗压强度，结果如表4-2所示。
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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 表4-2 双掺环氧树脂乳液及粉煤灰改性水泥砂浆抗折、抗压强度
粉煤灰掺量 /%
3d
抗折强度 /Mpa
7d 28d 3d
抗压强度 /Mpa
7d 28d
0 5.0 6.2 9.4 22.4 26.3 46.6
10 4.8 5.6 10.0 15.4 22.8 51.1
20 4.0 4.9 8.8 14.6 22.3 42.1
由表4-2可以看出在3d及7d时，双掺环氧树脂乳液与粉煤灰改性水泥砂浆的抗折及抗压强度随粉煤灰掺量增加单调递减，但在28d时，10%掺量的试件抗折及抗压强度反而反超了不加粉煤灰的试件。
这是由于适量粉煤灰具有微集料效应。粉煤灰的微细颗粒均匀分布于水泥浆体的基相之中，就像微细的集料。其作用与凝胶结合良好，能使浆体中毛细孔隙细化，有利于增加水泥砂浆强度，提高匀质性和致密性。同时，随着龄期增加，粉煤灰里的玻璃体二次水化，生成C-S-H凝胶，使其后期强度提高[26]。
4.2改性水泥砂浆试件的粘结强度
聚合物改性砂浆由于具有良好的粘结性能及耐久性，因此被广泛应用于混凝土结构的修补中。因此制备各个配合比的粘结试件，测试其28d抗折强度，结果如表4-3及图4-3所示。
表4-3 不同粉煤灰及环氧乳液掺量改性水泥砂浆试件粘结抗折强度
聚灰比/% 水灰比 粉煤灰掺量/% 抗折强度/Mpa
0 2.4
0 5.2
10 5.8
0
3
3
3 0.4 20 5.6
0 6.3
0 4.8
0 4.0
6
9
12
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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 76粘结抗折强度 (Mpa)5432024681012聚灰比 (%)
图4-3 不同环氧乳液掺量改性水泥砂浆试件粘结抗折强度
由表4-3及图4-3看出，随着环氧树脂乳液掺量的增加，改性水泥砂浆试件的粘结强度都有了显著提升，明显高于基准水泥砂浆，而双掺环氧树脂乳液与粉煤灰的改性水泥砂浆试件的粘结抗折强度较单掺时又有了一定程度的提高。
在6%聚灰比时，粘结抗折强度出现了峰值，而在聚灰比超过6%时，其粘结抗折强度反而有所降低。这是由于在环氧乳液掺量适量时，环氧树脂乳液与水泥水化产物通过H键、范德华键之间相互作用，使其界面过渡区改善致密，使其粘结性能提高，减少微裂缝产生；但在环氧树脂乳液掺量过大时，聚灰比过大，水泥水化产物所占比例降低，乳液固化后其弹性模量低于普通砂浆，因此其粘结抗折强度反而降低[27]。
4.3改性水泥砂浆试件的抗冻性
本次试验采用快冻法，参照《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001及《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法》GB/T 50082-2009。取第一批试件进行冻融试验，测得其60次冻融循环后其剩余强度如表4-4及图4-4所示。
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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 表4-4 60次冻融循环后试件残余强度
聚灰比/% 粉煤灰掺量/% 抗折强度/Mpa 残余抗折强度/% 抗压强度/Mpa 残余抗压强度/%
0 0 7.1 68 43.1 73
3 0 8.1 86 39.4 84
3 10 3.0 30 20.1 39
3 20 2.2 25 16.2 38
6 0 8.5 82 42.5 79
9 0 4.9 70 20.0 75
12 0 4.2 68 16.8 72
88868482 抗折强度 抗压强度残余强度 (%)8078767472706866024681012聚灰比 (%)
图4-4 60次冻融循环后试件残余强度
由表4-4及图4-4看出，在60次冻融循环后，掺入环氧树脂乳液的试件残余的抗折强度及抗压强度都大于基准试件，但加入粉煤灰的强度损失反而比基准试件大。在3%掺量下，改性水泥砂浆的残余强度最高，然后随着环氧树脂乳液掺量的增加，其残余强度均单调递减，但都大于基准配合比试件。而加入粉煤灰后，其抗冻性显著变差，强度损失严重，已经不符合要求。
然后取第二批试件进行特定次数的冻融循环试验，测试其质量损失与相对动弹模变化，所得结果如图4-5与4-6所示。
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