對聚合物水泥防水混凝土概述

1 聚合物水泥防水混凝土的微觀結(jié)構(gòu)與抗?jié)B機(jī)理

聚合物水泥防水混凝土最突出的特點(diǎn)是其膠結(jié)材由水泥和聚合物兩種成分組成, 使其具有許多不同于普通混凝土的特性。在聚合物水泥防水混凝土中, 聚合物本身的性能雖對其許多特性起到一定作用, 但最主要原因還是聚合物的摻入導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的變化, 從而影響到混凝土的性能。

首先, 聚合物本身在混凝土中形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 并與硬化的水泥漿體形成的連續(xù)結(jié)構(gòu)相互交織, 使混凝土的結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。當(dāng)聚合物乳液在混凝土攪拌過程中摻入混凝土后, 乳液中的聚合物顆粒均勻分散在水泥混凝土體系中。隨著水泥顆粒的水化, 體系中一部分水被水泥水化所結(jié)合,聚合物懸浮液中的水分被轉(zhuǎn)移, 聚合物顆粒在水化產(chǎn)物和未水化顆粒表面、毛細(xì)孔中絮凝, 拌合物中較大的空隙被絮凝的聚合物所填充。隨著水泥水化的進(jìn)一步進(jìn)行, 聚合物之間的水分逐漸被水泥水化所結(jié)合, 絮凝的聚合物逐漸交叉搭接在一起。隨著水泥水化的進(jìn)一步深化, 聚合物幾乎全部聚集在水泥漿體孔隙中, 聚合物中的水分被水泥水化吸收后, 聚合物顆粒相互靠近聚合成一個整體, 在混凝土空間內(nèi)形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物膜。

其次, 聚合物與水泥水化產(chǎn)物間發(fā)生的相互作用, 也改善了水泥漿體及混凝土的結(jié)構(gòu)。當(dāng)聚合物水泥混凝土加水拌合后, 一些聚合物分子中的活性基團(tuán)可能與水泥水化產(chǎn)物中的Ca2+、Al3+等產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng), 形成特殊的橋鍵作用, 可改善水泥硬化漿體微結(jié)構(gòu), 緩解內(nèi)應(yīng)力, 減少微裂紋的產(chǎn)生,從而增強(qiáng)了聚合物水泥防水混凝土的致密性。

2 聚合物水泥防水混凝土的性能

聚合物水泥防水混凝土在未硬化狀態(tài)下, 因聚合物分散體系中所含的表面活性劑與分散體系本身的親水性膠體作用, 其流動性、泌水性得到不同程度改善。硬化后水泥水化產(chǎn)物與聚合物網(wǎng)絡(luò)相互貫穿, 形成與骨料牢固結(jié)合的整體, 因而其抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性提高, 抗?jié)B性、耐久性得到改善。聚合物水泥防水混凝土的性能主要取決于聚灰比、水灰比、灰砂比、聚合物種類等因素。

此外, 加入聚合物乳液中的表面活性劑及穩(wěn)定劑在新拌聚合物水泥防水混凝土中引入許多氣泡, 適量氣泡的引入可改善新拌混凝土和易性。氣泡還可改善硬化混凝土的抗凍能力, 但太多的氣泡會使強(qiáng)度降低。因此, 通常在聚合物水泥防水混凝土中加入消泡劑, 以控制引入的氣泡量。由于引氣作用改善了顆粒堆積狀態(tài), 提高了聚合物水泥防水混凝土中水泥顆粒的分散效果, 從而使泌水和離析現(xiàn)象減少。

因此, 聚合物的表面活性劑作用及親水性膠體特征等特性使得混凝土的微結(jié)構(gòu)更加均勻。聚合物的摻加使硬化聚合物水泥防水混凝土的抗拉、抗彎和抗壓強(qiáng)度得到提高。抗壓強(qiáng)度的提高主要?dú)w結(jié)于聚合物水泥防水混凝土需水量的減少?？估⒖箯潖?qiáng)度的提高主要是因為聚合物與水泥漿體間的互穿網(wǎng)絡(luò)的形成, 改善了骨料與水泥漿體的粘結(jié), 減少了裂隙的形成。混凝土在應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展時, 聚合物能跨越裂紋并抑制裂縫擴(kuò)展, 從而使聚合物水泥防水混凝土的斷裂韌性、變形性能得以提高。

3 工程上常用的聚合物水泥防水混凝土

丙烯酸類聚合物水泥防水混凝土是工程上比較常用的聚合物水泥防水混凝土。丙烯酸是丙烯酸及其同系物酯類的總稱, 用于配制聚合物水泥防水混凝土的是其乳液。丙烯酸乳液由丙烯酸類單體, 包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯以及甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等, 通過乳液共聚而制得。丙烯酸乳液的粘結(jié)性、耐水性、耐堿性及耐候性等性質(zhì)均較好。由于丙烯酸類聚合物可能是多種單體的共聚物, 因此, 如果不說明聚合物的組成和性能,丙烯酸樹脂這個總稱不足以描述某種具體聚合物的性質(zhì)。

乙烯- 醋酸乙烯共聚物( EVA) 水泥防水混凝土。乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液是乙烯與醋酸乙烯乳液聚合而得的共聚物水分散體系, 為乳白色粘稠液體。EVA 水泥防水混凝土應(yīng)用范圍十分廣泛, 既可用作一般防水工程的防水抗?jié)B處理, 也可用作有潮濕工作面及有一定慢滲水壓的已滲漏防水工程的防水、防滲的維修。在EVA 乳液分子中, 因乙烯基的引入使得高分子主鏈變得柔軟, 塑性增強(qiáng), 避免了外加低分子量增塑劑產(chǎn)生的遷移、滲析、揮發(fā)等缺點(diǎn); EVA 乳液最低成膜溫度低于醋酸乙烯酯乳液, 其表面張力也較低, 有很快的固化速度和較好的濕粘性; EVA 乳液形成的聚合物膜耐水性高于醋酸乙烯酯乳液, 耐酸堿、耐高溫性能均較優(yōu)。由EVA 乳液配制的聚合物防水混凝土具有良好的力學(xué)性能和較好的抗裂性能。

環(huán)氧聚合物乳液水泥防水混凝土。環(huán)氧聚合物乳液是將環(huán)氧樹脂單體在水中進(jìn)行乳液聚合而獲得的, 乳液中聚合物粒子很小, 是低分子化合物。配制防水混凝土?xí)r, 各組分材料混合以后, 在水泥水化的同時, 小分子環(huán)氧樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)生成交聯(lián)的大分子。聚合形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)穿插水泥硬化漿體中, 與水泥形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 增強(qiáng)了防水混凝土的強(qiáng)度及抗?jié)B性。通常環(huán)氧聚合物是雙組分的, 一個組分含環(huán)氧樹脂, 另一個組分含固化劑。兩個組分一般都配制成乳液; 也可配制時加入一定的乳化劑, 當(dāng)它們與水混合時才形成乳液, 從而分散在水泥漿體中。最常用的環(huán)氧樹脂是雙酚A 環(huán)氧樹脂,當(dāng)環(huán)氧樹脂與固化劑配比( 一般按官能團(tuán)的摩爾比進(jìn)行配比) 適當(dāng), 固化得到的環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度及耐久性比較好。環(huán)氧聚合物乳液防水混凝土的聚灰比為0.1~0.2。加入環(huán)氧聚合物乳液的防水混凝土抗折和抗拉強(qiáng)度比未摻混凝土提高近一倍, 收縮率只有未摻混凝土的40%左右, 混凝土抗?jié)B性有較大提高。

4 結(jié)語

由于聚合物的改性作用, 聚合物水泥防水混凝土的斷裂韌性、抗?jié)B性、抗凍性以及耐腐蝕性等方面優(yōu)于普通防水混凝土, 但聚合物成分的加入, 增加聚合物水泥防水混凝土的成本, 因此, 一般用于對抗凍、防裂及抗?jié)B等級要求較高的防水工程?！?/p>