聚合物水泥砂浆的研究.doc

聚合物水泥砂浆的研究【摘要】把聚合物用于改性水泥砂浆，在世界上已有很长的一段历 史与普通的水泥砂浆相比，聚合物水泥砂浆具有很多优良的性能本文 对聚合物改性砂浆的改性机理、改性砂浆性能以及改性砂浆的应用情况作 详细介绍关键词】聚合物，砂浆，改性，性能，应用1、刖吞早在1923年，英国人Gresson就把聚合物应用于路面材料而获得专 利到1924出版了关于现代聚合物改性材料的正式的文献从那时起， 近70年来世界各国出现了大量的关于聚合物用于改性水泥砂浆和混凝土 的研究，而口对聚合物用于水泥基材料的兴趣也越來越来大在这一领域 里研究开发走在世界前列的国家有日木、美国、前苏联、徳国等如日本 对新型高性能聚合物混凝土复合材料的研究开发应用已有40年的历史， 并已为此制定了部分标准(J1S6203)；德国交通部筑路局对用于桥面的混 凝土修补而附加的技术协议和规范(ZTVSIB90)特别制定了聚合物改性砂 浆(混凝土)供货的技术条件和检验规范(TLBEPCC, TPCC),我国在这一 方面的研究起步较晚，还是近十儿年发展起来的1990年在上海举行了第 6届国际聚合物混凝土会议，大大地加速了我国在这一方曲研究与应用的 进步。

2聚合物水泥砂浆的改性机理聚合物改性砂浆的研究之所以如此人的进展，就是因为这种材料通过 改性具有许多优异的性能了解其改性机理对研究和开发这类材料尤其重 要众所周知？水泥砂浆作为一种复合材料，骨料和水泥基之间的界面过 渡区是材料的薄弱环节在界曲过渡区，水灰比高、孔隙率大、氢氧化钙 和钙矶石多，晶粒粗大、氢氧化钙晶体取向生长要改善水泥基材料的性 能，就必须改善界面过渡区的结构和性质聚合物对水泥砂浆的改性作用, 其实质也是改善材料的界面过渡区，从而使材料获得别的材料所不具有的 性能1) 聚合物具有减水的效果其表现在配制具有相同流动度的砂浆 时，掺有聚合物的砂浆的水灰比要低于普通砂浆的水灰比这是因为聚合 物和矿物掺合料粉煤灰一样的形态效应，因为聚合物的固体粒径很小，其 直径一般在0. 05~5um之间这样的颗粒也可像粉煤灰的颗粒一样，既可 起到滚珠的作用，乂具有较高的表面活性，从而能起到减水效应2) 在砂浆中掺加聚合物后，氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生 长，有利于打乱氢氧化钙的取向生长另外，由于聚合物的特殊性，它会 在高于其最低成膜温度下凝聚成膜，形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化 钙包围起来，连成一个整体，可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不 良影响。

另一方面聚合物沙浆中的钙矶石比普通砂浆中的钙矶石耍短和 粗进一步观察可发现聚合物的加入有效的改善了砂浆的孔结构，由于聚 合物的形态效应及其自身的特殊性，起到了胶结、填充等作用，使砂浆的平均孔径变小，大孔变成小孔隙，孔隙分布的均匀性下降了，微孔隙率提 高了3） 由于聚合物成膜的过程发生在水泥水化的过程中，水分用于水 化以及被蒸发，聚合物就在整个基体中形成一个坚韧、致密的网络薄膜状 网络结构，分布在水泥砂浆骨架之间，填充空隙，切断了与外界的通道， 进一步改善了材料的性能4） 聚合物还能和水泥水化产物发生化学作用如丙烯酸甲脂能与 水泥水化产物中的氢氧化钙反应其原因是因为丙烯酸中脂基能在碱性的 氢氧化钙溶液中发生水解生成竣酸根离子能与钙离子以离子键形式结合， 形成以钙离子桥连的离子键人分子体系的交织网络结构，增强了结构的密 实性在上面的反应中可以降低氢氧化钙的含量，而SBR （聚苯乙烯一丁 二烯）乳胶也能减少砂浆中氢氧化钙的含量，但没有含有脂基的E-VA （聚 乙烯一醋酸乙烯脂）乳液那么明显因此是不是所有的聚合物都能起化学改 性作用，还有待研究3聚合物水泥砂浆的材料3.1聚合物对能用于砂浆改性的聚合物，其性能要求十分重要。

聚 合物在发挥其优点的同时，不能对砂浆带来负面的影响，如不能影响水泥 的充分水化，对水泥石的基体没有腐蚀作用，对环境没有污染作用等现 阶段用于改性砂浆的聚合物的种类不是很多，主要有以下一些其中最常用的就是图中划横线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）等但由于单一品 种乳液用于改性砂浆时会有一些不足，因此现阶段已经出现通过聚合物乳 液的共混，综合不同乳液的优点，设计出能实现不同性能要求、适应不同 用途需耍的聚合物共混物用于改性砂浆3.2水泥用于聚合物改性砂浆的水泥一般为普通硅酸盐水泥，它的 早期强度高、凝结快、耐冻性好另外还可用高铝酸盐水泥近年来，出 现了一种专门用于聚合物干粉改性砂浆的铝酸钙水泥，这种水泥是用一定 比例含有三氧化二铝和氧化钙经熔化或锻烧，然后将获得的熟料磨细而 成3.3矿物掺合料矿物掺合料（硅灰、粉煤灰、矿渣等）本身就可以 作为一种水泥砂浆的改性材料把矿物掺合料和聚合物双掺在砂浆中，能 综合利用两种改性材料的特点，优势互补进一步改善砂浆的性能3.4消泡剂、稳定剂在聚合物水泥砂浆中，水泥浆体中的钙离子或 铝离子等多价阳离子及砂浆拌和时所产生的剪切力会导致乳液破乳凝聚， 因此要选择合适的乳化剂和稳定剂。

乳液中存在的表而活性剂导致砂浆气 泡增加，影响性能，为此，需要加入适当的消泡剂来抑制表面活性剂引起 的泡沫3.5砂一般用河砂，要求含泥量不能过高4聚合物改性水泥沙浆的性能众所周知作为水泥基材料的一个显著的缺点就是脆性大表现出抗拉 强度比抗压强度低许多，抗裂性差，并口.强度越高，脆性越大这是因为 水泥基材料属于硅酸盐物质，其基本单元是硅氧四面体?硅与氧以共价键 相连，钙与铝等金属离子以离子键与硅相结合由于在共价键、离子键发 生断裂时几乎不发生任何变形，就表现出很大的脆性而聚合物作为一种 有机高分子，其长分子结构及大分子中的链节或链段的口旋转性，使其具 有弹性和塑性4. 1新拌砂浆的性能4.1.1流动性由于聚合物具有建水的效果，因此大部分聚合物都能 提高砂浆的流动性能4. 1.2保水率新拌砂浆的保水率是影响砂浆硬化及硬化后固体性能的重要的因索保水性好的砂浆有利于砂浆的运输、停放和铺摊，有重要的工程意义掺 入聚合物能有效的提高新拌砂浆的保水性能，聚合物的加入既可以防止砂 浆的离析，有能在砂浆的养护初期防止水分的过快散失，有利于水泥的水 化尽管聚合物水泥砂浆的凝结时间会延长。