苯丙乳液改性水泥修補(bǔ)砂漿的制備與性能研究

朱明勝

苯丙乳液改性水泥修補(bǔ)砂漿的制備與性能研究

朱明勝

采用復(fù)配技術(shù)制備苯丙乳液改性水泥修補(bǔ)砂漿，并進(jìn)行性能研究。探討了聚合物乳液、偏高嶺土、煅燒膨潤土等外加劑對該砂漿物理性能的影響。結(jié)果表明：苯丙乳液的摻入雖然在一定程度上降低了砂漿的抗壓強(qiáng)度，但顯著改善了水泥砂漿的和易性和需水量。通過摻加偏高嶺土或煅燒膨潤土等火山灰活性摻合料可彌補(bǔ)砂漿力學(xué)性能的不足。

苯丙乳液改性砂漿；稠度；凝結(jié)時間；強(qiáng)度

普通水泥砂漿因收縮大、粘結(jié)強(qiáng)度低等原因較少用于裂縫的修補(bǔ)，而通過聚合物乳液改性水泥砂漿可提高其工作性能，減少漿體收縮，提高粘結(jié)強(qiáng)度，改善防水抗?jié)B能力及抗凍融能力，降低純聚合物材料的費用等。

苯丙乳液(SAE)是由丙烯酸與苯乙烯單體共聚而成的一類共聚物。苯丙乳液改性砂漿的粘結(jié)性能、抗?jié)B性能也較好。用于水泥改性的苯丙乳液的典型特性是：固體含量通常較高，玻璃化溫度低于零度，成膜性能好。膨潤土具有強(qiáng)烈的吸水性、膨脹性、膠結(jié)性、分散性、觸變性及陽離子交換性等特性，目前，廣泛利用膨潤土制作防水材料。

以前有不少試驗研究的是聚合物乳液摻量較大情況下的聚合物混凝土的各種性能。與現(xiàn)有大多數(shù)文獻(xiàn)資料的研究不同，本文采用小劑量苯丙乳液(SAE)與水泥、砂子及煅燒膨潤土(偏高嶺土)按一定比例配制而成一種聚合物水泥砂漿，研究小劑量聚合物對水泥砂漿性能的影響。

1 試驗

1.1 試驗原料

水泥：P.O.42.5型水泥；骨料：河砂，表觀密度ρ=2.61g/cm3，含泥量＜3%，顆粒級配0.315～5mm；苯丙乳液：固體含量43%；自制煅燒膨潤土和偏高嶺土及市售磷酸三丁酯系消泡劑。

1.2 試驗方法

以水泥：砂：水質(zhì)量比為53:160:33作為砂漿基準(zhǔn)配比，偏高嶺土、煅燒膨潤土按5%的比例等量取代水泥做單因素實驗，苯丙乳液按水泥用量的0、0.5%、1%、3%、5%、8%、10%分別摻入各試驗配比中，消泡劑為苯丙乳液摻量的1.5%。砂漿拌合物依據(jù)JGJ/T 70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法》測定其稠度、凝結(jié)時間，依據(jù)GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗方法》測定其抗壓、抗折強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 苯丙乳液摻量對稠度的影響

實驗結(jié)果表明，苯丙乳液的摻入顯著改善了水泥砂漿的流動性（圖1）。隨苯丙乳液摻量的增加，砂漿流動性變化具有一定的規(guī)律性，摻量為3%時，基準(zhǔn)砂漿與摻入高嶺土砂漿的流動性最佳，稠度值分別達(dá)108mm和88mm；摻量為5%時，摻入煅燒膨潤土砂漿的稠度達(dá)93mm。主要原因是苯丙乳液可以起到“滾珠”效應(yīng)，而且其中含有的表面活性劑可對水泥有分散的作用，因此可以增加稠度，但乳液過多時，容易形成聚合物膜，反而會降低稠度；煅燒膨潤土和偏高嶺土顆粒較細(xì)，有較強(qiáng)的吸水作用，致使其稠度較低。

2.2 苯丙乳液摻量對減水率與凝結(jié)時間的影響

苯丙乳液可提高砂漿的工作性能，隨著苯丙乳液摻量的增加，砂漿所需用水量逐漸減少，在苯丙乳液摻量為3%時，用水量達(dá)到最小值，減水率最大，可達(dá)到22.9%，隨后隨著苯丙乳液摻量繼續(xù)增加，砂漿所需水量又逐漸增加（圖2）。隨著苯丙乳液的加入，水泥砂漿的凝結(jié)時間延長（圖3），主要原因是，苯丙乳液的加入，形成了聚合物膜，阻止了水泥的進(jìn)一步水化，降低了水泥水化反應(yīng)的速率，造成凝結(jié)時間的延長。

2.3 苯丙乳液摻量對抗折、抗壓強(qiáng)度的影響

試驗結(jié)果表明，基準(zhǔn)砂漿中，隨苯丙乳液的增加，砂漿的7d抗折強(qiáng)度逐步降低，而28d抗折強(qiáng)度則接近普通砂漿的抗折強(qiáng)度（圖4），主要是聚合物的保水性能在起作用。抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)表明改性后的砂漿強(qiáng)度遠(yuǎn)低于未改性的砂漿，隨苯丙乳液摻量的增加，砂漿的抗壓強(qiáng)度下降很快，苯丙乳液摻量越多，砂漿的抗壓強(qiáng)度越低。分析原因主要是聚合物乳液使水泥砂漿的水化硬化時間延長，同時由于乳液具有引氣作用，而消泡劑只能消除一部分氣泡，所以改性砂漿存在較多的氣孔，苯丙乳液摻量越多氣孔也越多，所以強(qiáng)度持續(xù)下降。聚合物的改性作用是因為乳液在水泥水化的同時，失水成膜，包住了水泥水化產(chǎn)物和未水化顆粒嵌填在水泥砂漿基體空隙中，阻止砂漿裂紋的擴(kuò)展，從而提高了粘接材料的粘接強(qiáng)度。加入苯丙乳液后，砂漿的壓折比顯著降低，雖然其柔性增加，但在強(qiáng)度方面下降太多，影響其使用性能。

摻入5%煅燒膨潤土后，砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度得到了很大的提高（圖5），基準(zhǔn)砂漿7d抗壓強(qiáng)度由24.7MPa提高到34.7MPa，抗折強(qiáng)度由5.6MPa提高到8.1MPa；28d抗壓強(qiáng)度由42.8MPa提高到51.4MPa。但是當(dāng)苯丙乳液的摻量在0.5%～5%之間時，摻入膨潤土的砂漿的7天抗折強(qiáng)度卻比基準(zhǔn)砂漿的7d抗折強(qiáng)度低，28d的抗折強(qiáng)度也是如此；當(dāng)苯丙乳液的摻量在8%～10%之間時，摻入膨潤土后的苯丙乳液砂漿的7d和28d的抗折強(qiáng)度卻要高于基準(zhǔn)苯丙乳液砂漿的強(qiáng)度。隨著苯丙乳液摻量的增加，苯丙乳液砂漿7d和28d的抗折強(qiáng)度先降低后又逐漸增加，其最小值均出現(xiàn)在苯丙乳液摻量為3%時。苯丙乳液的加入使其壓折比明顯降低，說明聚合物可增加混凝土的柔性，降低其剛性。且當(dāng)乳液摻量為3%時，其壓折比為最低。

摻入5%偏高嶺土，苯丙乳液砂漿抗折強(qiáng)度隨著乳液的摻入大幅度降低，但超過1.5%后又逐漸提高，當(dāng)摻量為10%時，其28d抗折強(qiáng)度已達(dá)到8.3MPa（圖6），接近基準(zhǔn)乳液砂漿?？箟簭?qiáng)度較基準(zhǔn)砂漿的強(qiáng)度也降低較多，苯丙乳液加入量在1.5%～10%之間，對28d抗壓強(qiáng)度影響不大。

3 結(jié)論

（1）苯丙乳液可顯著提高水泥砂漿的流動性，改善水泥砂漿的和易性。相同稠度情況下，在水泥砂漿中加入苯丙乳液可以減少用水量，當(dāng)乳液摻量為3%時，其減水效果最好。

（2）在水泥砂漿中苯丙乳液摻量越多，砂漿的抗壓強(qiáng)度越低，且其強(qiáng)度值遠(yuǎn)低于未改性砂漿的強(qiáng)度。但是抗折強(qiáng)度存在一個最小值，隨后又逐漸回升，但其值仍低于未改性砂漿。

（3）在水泥砂漿中加入5%偏高嶺土(煅燒膨潤土)可以改善砂漿的性能，砂漿的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均有較高的增加，摻入偏高嶺土的效果比摻入膨潤土效果更佳。

［1］鐘世云，袁華.聚合物在混凝土中的應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.

［2］祝啟坤.膨潤土在土木工程中的應(yīng)用和機(jī)理[J].化工礦產(chǎn)地質(zhì)，2003，6，第25卷 第2期.

［3］M Lea.Lea’s Chemistry of Cement and Con?crete.4th Editio London， Arnold， 1998，524-534.

Preparation and Properties of Styrene-acrylic Latex Modified Cement Mortar for Repair

ZHU Ming-sheng
(Xinjiang Triumph Building Materials Designing Institute,Wulumuqi 830000,Xinjiang,China)

Styrene-acrylic latex modified cement mortar for repair was prepared using compound technology and its properties were studied.The influence of polymer emulsion,metakaolin,calcined bentonite and other additives on the physical properties of mortar were discussed.Experimental results show that the addition of styrene-acrylic latex can significantly improve the workability and reduce water requirement for cement mortar although it reduces the compressive strength of cement mortar to some extent.The mechanical properties of mortar can be improved by the introduction of additives with pozzolanic activities such as metakaolin or calcined bentonite.

Styrene-acrylic latex modified mortar;Consistency;Setting time;Strength

TU578.12

A

1001-6171（2011）03-0031-03

通訊地址：新疆凱盛建材設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000；

2010-10-08；

趙 蓮