施洪亮

南通市建筑科學(xué)研究院有限公司，江蘇南通 226002

1 聚合物改性水泥砂漿性能研究進(jìn)展

聚合物乳液或者是聚合物干粉均具備減水的性能，當(dāng)然減水率也會隨著聚合物摻和量的加大而提升。研究表明，乳液改性水泥會將的流動性發(fā)生變化，改性灰漿則呈現(xiàn)出來的是較為顯著的剪切變稀以及搖溶性的流變方式。王培銘等主要研究的是丁苯與聚合物干粉對于新拌砂漿保水率因素的影響，相應(yīng)的結(jié)果顯示，丁苯乳液具備優(yōu)良的保水性能，在聚灰比例加大而逐步的呈現(xiàn)出來單增的現(xiàn)象。在聚合物摻入量是7.5%的時(shí)候，保水率已經(jīng)趨于98%，逐步加大丁苯摻入的量，隨即寶水量的增長而變??；羥乙基甲基纖維素醚可以有效地加大砂漿的保水性。另外，可再分散乳膠也可以有效地提升新拌砂漿自身的保水性能，在將可再分散乳膠粉和羥乙基甲基纖維素醚混和在一起的時(shí)候，砂漿自身的保水性也會更優(yōu)越一些。聚合物乳液或者是干粉改性的時(shí)候，其所具備的作用就是表面活性劑，可以很好地在砂漿之中來將諸多的氣泡引入進(jìn)來。

2 試驗(yàn)原材料

2.1 水泥和礦物摻和料

本次試驗(yàn)主要運(yùn)用的普通硅酸鹽水泥，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，硅灰則是其中的副產(chǎn)品，主要包括硅鐵、金屬硅以及高爐礦渣。研究主要運(yùn)用的材料的具備相應(yīng)的物理化學(xué)性能，具體見表1。

表1 水泥、礦渣以及硅灰的物理化學(xué)特性

2.2 聚合物

在選擇聚合物的時(shí)候，主要運(yùn)用的是EVA、PAE與SBR聚合物乳液，并且運(yùn)用有機(jī)硅乳液來作為其中的分散劑。聚合物乳液的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 聚合物各項(xiàng)性能指標(biāo)

2.3 細(xì)集料

細(xì)集料主要選用的是河砂，其中最大粒徑在1.2mm，其自身的細(xì)度模數(shù)是2.40，具體的技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 砂技術(shù)指標(biāo)

3 試驗(yàn)方法

（1） 強(qiáng)度性能。試件養(yǎng)護(hù)的溫度在（20±2） ℃，在試件成型之后需要運(yùn)用薄膜來進(jìn)行試件表面的覆蓋工作，時(shí)間為7d。之后在濕度是（60±5） %的情況下來進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)，時(shí)間則是28d，嚴(yán)格遵照《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》所測試的各個(gè)齡期的抗折和抗壓的強(qiáng)度。

（2） 透水性能。運(yùn)用常水頭滲透系數(shù)測試儀來測試相應(yīng)的滲透系數(shù)，在這之中，試件的尺寸則主要為15cm×15cm的圓柱體。

（3） 表面功能性。依照具體的配合比所成型的30cm×30cm×5cm的車轍板，其主要運(yùn)用的是鋪砂法來進(jìn)行車轍板試件構(gòu)造深度的測試，主要運(yùn)用的是擺式路面摩擦系數(shù)測定儀測試試件表面抗滑摩擦具體的擺值。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 礦物摻合料對PMPC強(qiáng)度性能及透水性能的影響

試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比見表4。由表4可知，其主要運(yùn)用的是2%～10%摻量的硅灰以及5%～15%摻量的粉煤灰等來替代水泥。針對摻量礦物摻合料影響到聚合物改性多孔水泥混凝土強(qiáng)度與透水性的程度可以看出來，兩類礦物摻和料代替了水泥，PMPC的28d強(qiáng)度得到了很大的提升。粉煤灰摻量為10%或者是硅灰摻量為6%的時(shí)候，PMPC自身的強(qiáng)度性能可以有較大提升。在28d，抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到了23.47MPa，其28d抗折強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了5.2、5.9MPa。

表4 試驗(yàn)基準(zhǔn)配合比

究其原因，主要是由于和水泥相比較粉煤灰 （2.10g/cm3） 與硅灰 （2.23g/cm3） 的密度都要比較 （3.10g/cm3） 小，也就是說，相同質(zhì)量代替水泥，事實(shí)上會加大膠凝材料漿體的體積，確保硬化漿體膜的厚度變大，進(jìn)而增加集料自身接觸點(diǎn)的范圍；粉煤灰與硅灰的微集料添加的作用，相應(yīng)的縮減了水泥石自身毛細(xì)孔之間的間隙，同時(shí)也會進(jìn)一步提升混凝土自身的強(qiáng)度。粉煤灰雖然活性不足，但是其中水泥的密度則是70%，相同質(zhì)量代替5%～15%水泥之后，漿體的體積也會隨即加大5%～10%之間，所以添加相應(yīng)量粉煤灰的PMPC7d強(qiáng)度也會相應(yīng)的加大，之后的強(qiáng)度也會進(jìn)一步得到提升。對比分析28d強(qiáng)度和7d強(qiáng)度，明顯要高出30%～50%。針對硅灰而言，其表面積已經(jīng)達(dá)到了18000m2/kg，也具備優(yōu)良的微填充作用，可以進(jìn)一步的加大集料等各個(gè)結(jié)構(gòu)單元之間接觸范圍。

PMPC中添加相應(yīng)量的硅灰或者是粉煤灰，對于混凝土的滲透系數(shù)與孔隙率而言都會產(chǎn)生相應(yīng)的影響。會加大漿體的體積，混凝土的孔隙率會隨即減小，相應(yīng)的滲透系數(shù)也會變小。

4.2 礦物摻合料對PMPC表面功能的影響

摻入適量的硅灰與粉煤灰，對于PMPC表面構(gòu)造深度和抗滑系數(shù)的影響十分明顯，隨著硅灰與粉煤灰取代水泥量的加大，其抗滑擺值與表面構(gòu)造深度隨即降低，在運(yùn)用10%的粉煤灰或者是6%硅灰的時(shí)候，PMPC表面構(gòu)造深度在1mm之上，其表面抗滑擺值在40BPN之上，與《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》之中的對于表面功能性的規(guī)范基本保持一致。

4.3 PMPC的結(jié)構(gòu)模型

由開級配的粗集料和相應(yīng)量的細(xì)集料組成PMPC的結(jié)構(gòu)骨架，該結(jié)構(gòu)可以看做是由其表面包裹了相應(yīng)厚度凝膠材料漿體的粗集料堆砌在一起，礦物摻合料與細(xì)集料相互填充在一起之后所形成的大孔之中所組建的聚集體，摻入的礦物摻和料可以進(jìn)一步強(qiáng)化集料之中各個(gè)顆粒之間接觸，混凝土依舊留有充分的連通孔隙，可進(jìn)一步增加混凝土自身的強(qiáng)度。

對于多孔混凝土而言，其自身的強(qiáng)度并不是簡單的由結(jié)構(gòu)單元強(qiáng)度來進(jìn)行決定的，其主要看的是結(jié)構(gòu)單元之間的黏結(jié)度。所以，PMPC材料的強(qiáng)度不能單純的依靠普通混凝土的膠集比與水灰比來實(shí)施，其主要運(yùn)用一類新型化的模型來體現(xiàn)，一類接觸元模型與結(jié)構(gòu)特征基本一致，其主要可以運(yùn)用式（1） 來進(jìn)行展現(xiàn)：

式中：R0——材料的強(qiáng)度；Ri——各個(gè)接觸點(diǎn)之間銜接的強(qiáng)度；Xi——接觸點(diǎn)面積；fi——接觸點(diǎn)部位的內(nèi)摩擦系數(shù)；Pi——接觸點(diǎn)部位的壓力。

上述模型具體可以解釋：雖然水泥石自身的抗壓強(qiáng)度相對較高，一般都保持在50MPa之上，但是因?yàn)镻MPC之中存在諸多的孔隙，各個(gè)接觸點(diǎn)的范圍相對較小，強(qiáng)度一般在10～30MPa之間，抗彎拉的強(qiáng)度則是在1.5～4.5MPa之間。在水泥自身級配不合理和聚合物用量相對較小的情況下，各個(gè)接觸點(diǎn)的范圍也會因此而變小，內(nèi)摩擦系數(shù)也需要進(jìn)一步的提升，使得PMPC的強(qiáng)度性能變小。配比適宜的集料級配、礦物摻合料摻量、聚合物以及水泥可確保PMPC自身的強(qiáng)度。

5 結(jié)語

目前，聚合物改性水泥砂漿 （PMM） 是一類優(yōu)良的水泥混凝土修補(bǔ)的材料，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在抗碳化性、抗氯離子滲透、吸水性較小、收縮率低以及粘結(jié)力性能良好。PMM之中的聚合物主要涵蓋單體、液體樹脂、水溶性聚合物、可再分散的聚合物粉末與乳膠，其中，乳膠改性砂漿則是目前最為常用的聚合物改性水泥砂漿。在PMM之中，聚合物與水泥水化產(chǎn)物相互之間形成了一種薄膜，并有效地將粗集料緊密的粘結(jié)在一起，并將相應(yīng)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組建出來，在最大限度之上來充分的確保其具備很好的耐久性與力學(xué)性能。

[1] 潘偉，段瑜芳.聚合物改性剛性防水砂漿配方優(yōu)化研究[J].新型建筑材料，2016，43 （3） ：53-57，61.

[2] 李耀.混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)用聚合物水泥砂漿 （PCMR） 的性能研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2011.

[3] 張明良. 聚合物改性水泥基干混飾面砂漿配方優(yōu)化的研究[A]. 天津市建設(shè)管理委員會；天津市政府信息化辦公室、天津市建設(shè)管理委員會.2008天津綠色建筑論壇、2008天津建材行業(yè)信息化與電子商務(wù)論壇論文集[C].天津市建設(shè)管理委員會；天津市政府信息化辦公室、天津市建設(shè)管理委員會，2008：7.

[4] 林添興. Point聚合物改性高強(qiáng)水泥修補(bǔ)砂漿的試驗(yàn)研究[A]. 廈門市建筑科學(xué)研究院 （集團(tuán)） 有限公司、福建省混凝土工程技術(shù)研究中心.高性能砼與高性能減水劑技術(shù)研討會論文集[C].廈門市建筑科學(xué)研究院 （集團(tuán)） 有限公司、福建省混凝土工程技術(shù)研究中心，2007：5.