聚合物水泥砂漿的應(yīng)用性分析

　　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(zhǎng)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(duì)聚合物改性砂漿的改性機(jī)理、改性砂漿性能以及改性砂漿的應(yīng)用情況作詳細(xì)介紹。

　　關(guān)鍵詞：聚合物；砂漿，改性；應(yīng)用

　　前言

　　早在1923年，英國(guó)人Gresson就把聚合物應(yīng)用于路面材料而獲得專(zhuān)利。我國(guó)在這一方面的研究起步較晚，還是近十幾年發(fā)展起來(lái)的。1990年在上海舉行了第6屆國(guó)際聚合物混凝土?xí)h，大大地加速了我國(guó)在這一方面研究與應(yīng)用的進(jìn)步。

　　1 聚合物水泥砂漿的改性機(jī)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(guò)渡區(qū)是材料的薄弱環(huán)節(jié)。在界面過(guò)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(zhǎng)。要改善水泥基材料的性能，就必須改善界面過(guò)渡區(qū)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。聚合物對(duì)水泥砂漿的改性作用，其實(shí)質(zhì)也是改善材料的界面過(guò)渡區(qū)，從而使材料獲得別的材料所不具有的性能。

　?。?）聚合物具有減水的效果。

　　其表現(xiàn)在配制具有相同流動(dòng)度的砂漿時(shí)，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?yàn)榫酆衔锖偷V物摻合料粉煤灰一樣的形態(tài)效應(yīng)，因?yàn)榫酆衔锏墓腆w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)。

　?。?）在砂漿中摻加聚合物后，氫氧化鈣也會(huì)沿著聚合物固體顆粒生長(zhǎng)，有利于打亂氫氧化鈣的取向生長(zhǎng)。

　　另外，由于聚合物的特殊性，它會(huì)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(lái)，連成一個(gè)整體，可以有效的降低氫氧化鈣對(duì)材料耐久性的不良影響。

　　（3）由于聚合物成膜的過(guò)程發(fā)生在水泥水化的過(guò)程中，水分用于水化以及被蒸發(fā)，聚合物就在整個(gè)基體中形成一個(gè)堅(jiān)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(jìn)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(duì)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(diǎn)的同時(shí)，不能對(duì)砂漿帶來(lái)負(fù)面的影響，如不能影響水泥的充分水化，對(duì)水泥石的基體沒(méi)有腐蝕作用，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染作用等?，F(xiàn)階段用于改性砂漿的聚合物的種類(lèi)主要有以下一些。

　　其中最常用的就是圖中劃?rùn)M線(xiàn)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(shí)會(huì)有一些不足，因此現(xiàn)階段已經(jīng)出現(xiàn)通過(guò)聚合物乳液的共混，綜合不同乳液的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出能實(shí)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(qiáng)度高、凝結(jié)快、耐凍性好。另外還可用高鋁酸鹽水泥。近年來(lái)，出現(xiàn)了一種專(zhuān)門(mén)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(xì)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(diǎn)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)進(jìn)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(guò)高。

　　3 硬化聚合物砂漿的力學(xué)性能

　　3．1抗壓強(qiáng)度

　　現(xiàn)有大部分的研究都認(rèn)為聚合物改性砂漿的抗壓強(qiáng)度要低于普通砂漿的抗壓強(qiáng)度，但是還存在另外的一種觀點(diǎn)，就是認(rèn)為聚合物改性砂漿的抗壓強(qiáng)度要高于普通砂漿的抗壓強(qiáng)度，這是因?yàn)榫酆衔锞哂袦p水效應(yīng)，能降低砂漿的用水量，從而提高砂漿的抗壓強(qiáng)度。之所以存在這樣對(duì)立的觀點(diǎn)，有可能是砂漿單位體積內(nèi)的水與聚合物的相對(duì)含量的問(wèn)題。在聚合物砂漿中水泥的水化和聚合物的成膜是一對(duì)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(qiáng)度，但由于前面所講的聚合物降低抗壓強(qiáng)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(duì)含量，使其滿(mǎn)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(qiáng)度。

　　3．2粘結(jié)強(qiáng)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(lèi)：

　?。?）吸附與侵潤(rùn)；

　?。?）相互擴(kuò)散；

　　（3）靜電吸引；

　　（4）化學(xué)鍵合；

　　（5）機(jī)械粘著。

　　聚合物改性砂漿的粘結(jié)強(qiáng)度可以分為砂漿內(nèi)部和把砂漿用于修補(bǔ)材料時(shí)新老界面之間的粘結(jié)強(qiáng)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(jī)械粘合、物理吸引、化學(xué)鍵合，正是因?yàn)橛羞@樣的效果使得砂漿漿體的粘結(jié)強(qiáng)度增大。當(dāng)聚合物改性砂漿作為一種修補(bǔ)材料時(shí)，與普通的砂漿相比也表現(xiàn)出有良好的粘結(jié)強(qiáng)度，之所以有比普通砂漿強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)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(kuò)散到老砂漿中的空隙中去成膜，進(jìn)一步增強(qiáng)粘結(jié)強(qiáng)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(duì)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(zhǎng)期暴露在野外，其力學(xué)性能沒(méi)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(bǔ)材料

　　聚合物水泥砂漿（修補(bǔ)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(bǔ)材料主要有以下理由。

　?。?）聚合物水泥砂漿具有良好的粘結(jié)性和耐水性；

　?。?）聚合物水泥砂漿不需要潮濕養(yǎng)護(hù)，盡管最初兩天保持潮濕會(huì)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(qiáng)度、抗拉強(qiáng)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(shí)，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(chǎng)合得到應(yīng)用，主要有防腐蝕地面（如化工廠(chǎng)地面，化學(xué)試驗(yàn)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(hù)，鋪面材料和道路路面等等。