聚合物水泥砂漿的應(yīng)用性分析

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摘要：把聚合物在改性水泥砂漿中的應(yīng)用，在世界上已有很長的一段歷史。與普通的水泥砂漿相比，聚合物水泥砂漿具有很多優(yōu)良的性能?，F(xiàn)對聚合物改性砂漿的改性機理、改性砂漿性能以及改性砂漿的應(yīng)用情況作詳細介紹。

  關(guān)鍵詞：聚合物；砂漿，改性；應(yīng)用   前言   早在1923年，英國人Gresson就把聚合物應(yīng)用于路面材料而獲得專利。我國在這一方面的研究起步較晚，還是近十幾年發(fā)展起來的。1990年在上海舉行了第6屆國際聚合物混凝土?xí)h，大大地加速了我國在這一方面研究與應(yīng)用的進步。   1聚合物水泥砂漿的改性機理   水泥砂漿作為一種復(fù)合材料，骨料和水泥基之間的界面過渡區(qū)是材料的薄弱環(huán)節(jié)。在界面過渡區(qū)，水灰比高、孔隙率大、氫氧化鈣和鈣礬石多，晶粒粗大、氫氧化鈣晶體取向生長。要改善水泥基材料的性能，就必須改善界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。聚合物對水泥砂漿的改性作用，其實質(zhì)也是改善材料的界面過渡區(qū)，從而使材料獲得別的材料所不具有的性能。   （1）聚合物具有減水的效果。   其表現(xiàn)在配制具有相同流動度的砂漿時，摻有聚合物的砂漿的水灰比要低于普通砂漿的水灰比。這是因為聚合物和礦物摻合料粉煤灰一樣的形態(tài)效應(yīng)，因為聚合物的固體粒徑很小，其直徑一般在0.05～5um之間。這樣的顆粒也可像粉煤灰的顆粒一樣，既可起到滾珠的作用，又具有較高的表面活性，從而能起到減水效應(yīng)。   （2）在砂漿中摻加聚合物后，氫氧化鈣也會沿著聚合物固體顆粒生長，有利于打亂氫氧化鈣的取向生長。   另外，由于聚合物的特殊性，它會在高于其最低成膜溫度下凝聚成膜，形成的膜能將水泥水化生成的氫氧化鈣包圍起來，連成一個整體，可以有效的降低氫氧化鈣對材料耐久性的不良影響。   （3）由于聚合物成膜的過程發(fā)生在水泥水化的過程中，水分用于水化以及被蒸發(fā)，聚合物就在整個基體中形成一個堅韌、致密的網(wǎng)絡(luò)薄膜狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分布在水泥砂漿骨架之間，填充空隙，切斷了與外界的通道，進一步改善了材料的性能。   2聚合物水泥砂漿的材料   2．1聚合物   對能用于砂漿改性的聚合物，其性能要求十分重要。聚合物在發(fā)揮其優(yōu)點的同時，不能對砂漿帶來負面的影響，如不能影響水泥的充分水化，對水泥石的基體沒有腐蝕作用，對環(huán)境沒有污染作用等。現(xiàn)階段用于改性砂漿的聚合物的種類主要有以下一些。   其中最常用的就是圖中劃橫線的聚合物。有丁苯乳液（SBR）、聚丙烯酸脂（PAE）、聚乙烯醋酸脂（EVA）、丙苯乳液（SAE）等。但由于單一品種乳液用于改性砂漿時會有一些不足，因此現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)通過聚合物乳液的共混，綜合不同乳液的優(yōu)點，設(shè)計出能實現(xiàn)不同性能要求、適應(yīng)不同用途需要的聚合物共混物用于改性砂漿。   2．2水泥   用于聚合物改性砂漿的水泥一般為普通硅酸鹽水泥，它的早期強度高、凝結(jié)快、耐凍性好。另外還可用高鋁酸鹽水泥。近年來，出現(xiàn)了一種專門用于聚合物干粉改性砂漿的鋁酸鈣水泥，這種水泥是用一定比例含有三氧化二鋁和氧化鈣經(jīng)熔化或煅燒，然后將獲得的熟料磨細而成。   2．3礦物摻合料   礦物摻合料（硅灰、粉煤灰、礦渣等）本身就可以作為一種水泥砂漿的改性材料。把礦物摻合料和聚合物雙摻在砂漿中，能綜合利用兩種改性材料的特點，優(yōu)勢互補進一步改善砂漿的性能。   2．4　砂   一般用河砂，要求含泥量不能過高。   3硬化聚合物砂漿的力學(xué)性能   3．1抗壓強度   現(xiàn)有大部分的研究都認為聚合物改性砂漿的抗壓強度要低于普通砂漿的抗壓強度，但是還存在另外的一種觀點，就是認為聚合物改性砂漿的抗壓強度要高于普通砂漿的抗壓強度，這是因為聚合物具有減水效應(yīng)，能降低砂漿的用水量，從而提高砂漿的抗壓強度。之所以存在這樣對立的觀點，有可能是砂漿單位體積內(nèi)的水與聚合物的相對含量的問題。在聚合物砂漿中水泥的水化和聚合物的成膜是一對矛盾，水泥水化需要水分，而聚合物的成膜要求失去水分。在砂漿中聚合物由于具有減水作用，應(yīng)該能增加砂漿的強度，但由于前面所講的聚合物降低抗壓強度的因素的存在，就應(yīng)該調(diào)節(jié)砂漿單位體積內(nèi)水與聚合物的相對含量，使其滿足既能很好的水化又能很好的成膜，從而能提高砂漿的抗壓強度。   3．2粘結(jié)強度   復(fù)合材料之間的界面粘結(jié)作用可以大致分為以下五類：   （1）吸附與侵潤；   （2）相互擴散；   （3）靜電吸引；   （4）化學(xué)鍵合；   （5）機械粘著。   聚合物改性砂漿的粘結(jié)強度可以分為砂漿內(nèi)部和把砂漿用于修補材料時新老界面之間的粘結(jié)強度。砂漿內(nèi)部的粘結(jié)性能在前面已有介紹，即在界面處分為機械粘合、物理吸引、化學(xué)鍵合，正是因為有這樣的效果使得砂漿漿體的粘結(jié)強度增大。當(dāng)聚合物改性砂漿作為一種修補材料時，與普通的砂漿相比也表現(xiàn)出有良好的粘結(jié)強度，之所以有比普通砂漿強的粘結(jié)強度，這有可能是聚合物砂漿在新老界面出也能形成那樣的界面結(jié)構(gòu)，并且聚合物還能擴散到老砂漿中的空隙中去成膜，進一步增強粘結(jié)強度。   3．3彈性模量   聚合物改性砂漿的彈性模量要低于普通砂漿的彈性模量，因此聚合物沙漿比普通的砂漿有更大的變形性。   3．4耐久性   由于聚合物對砂漿的改性作用，提高了砂漿的耐久性。如砂漿的抗?jié)B能力得到了提高，吸水性降低，砂漿承受凍融循環(huán)的能力也得到了提高。另外，砂漿長期暴露在野外，其力學(xué)性能沒有降低反有提高。   4聚合物水泥砂漿的應(yīng)用   4．1混凝土修補材料   聚合物水泥砂漿（修補砂漿）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)加固，選用聚合物改型砂漿作為混凝土結(jié)構(gòu)的修補材料主要有以下理由。   （1）聚合物水泥砂漿具有良好的粘結(jié)性和耐水性；   （2）聚合物水泥砂漿不需要潮濕養(yǎng)護，盡管最初兩天保持潮濕會更好；   （3）聚合物水泥砂漿的收縮和普通混凝土相同或略低一些；   （4）聚合物水泥砂漿的抗折強度、抗拉強度、耐磨性、抗沖擊能力比普通混凝土高，而彈性模量更低；   （5）聚合物水泥砂漿的抗凍融性能更好。   4．2防水材料   聚合物水泥砂漿既可以用于剛性防水材料，又可以作為柔性防水材料。聚合物水泥砂漿作為柔性放水材料應(yīng)用時，主要是以防水涂料形式使用。   4．3膠黏劑   由于聚合物水泥砂漿具有良好的粘結(jié)能力和良好的協(xié)調(diào)性，可以作為一種良好的膠黏劑，如瓷磚膠黏劑、界面處理劑等。   4．4防腐蝕   聚合物水泥砂漿比普通混凝土的抗?jié)B性、耐介質(zhì)性能好得多，能阻止介質(zhì)滲入，從而提高砂漿結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性能。因此在許多防腐蝕場合得到應(yīng)用，主要有防腐蝕地面（如化工廠地面，化學(xué)試驗室地面等）、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防腐涂層、溫泉浴池、污水管等等。   4．5其它   聚合物水泥砂漿還可以應(yīng)用于如表面裝飾和保護，鋪面材料和道路路面等等。