淺談聚合物砂漿的優(yōu)勢與發(fā)展

李林

【摘要】我國在聚合物水泥砂漿研究中較西方國家晚，但其優(yōu)越性能得到越來越多研究者的共識，下面就聚合物砂漿的發(fā)展歷史、改性機(jī)理、優(yōu)越性能、應(yīng)用與分類、前景展望進(jìn)行探討和介紹。

【關(guān)鍵詞】性能;分類;應(yīng)用;前景

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

1、什么是聚合物水泥砂漿

聚合物水泥砂漿是由水泥、骨料和可以分散在 水中的有機(jī)聚合物攪拌而成的。聚合物可以是由一種單體聚合而成的均聚物，也可以由兩種或更多的單聚體聚合而成的共聚物。

2、聚合物水泥砂漿的發(fā)展歷史

1824年波特蘭發(fā)現(xiàn)了水泥，1830年前后出現(xiàn)了混凝土。在1900年的萬國博覽會上展示了鋼筋混凝土在許多方面的應(yīng)用。但混凝土也有其自身難于克服的缺陷，如抗拉、抗折強(qiáng)度交底、脆性大、柔性低，凝結(jié)硬化較緩慢，干縮量大，抗化學(xué)腐蝕能力不高等。人們長期采用各種措施來改良混凝土的性能。當(dāng)然摻加聚合物就是其中一種措施。

早在1923年英國人就使用天然膠乳改性道路材料獲得了第一個專利，美國在20世紀(jì)50年代開始了聚合物混凝土的商業(yè)應(yīng)用。1990年在我國同濟(jì)大學(xué)舉行了第六屆國際聚合物混凝土?xí)h，至此我國才逐漸大規(guī)模的在這方面有所研究和應(yīng)用。

3、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渡區(qū)是材料的薄弱環(huán)節(jié)。在界面過渡區(qū)，水灰比高、孔隙率大、氫氧化鈣和鈣礬石多，晶體粗大、氫氧化鈣晶體取向生長。要改善水泥基材料的性能，就必須改善界面過渡區(qū)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。聚合物對水泥砂漿的改性作用，其實(shí)質(zhì)也是改善材料的界面過渡區(qū)，從而使材料獲得別的材料所不具有的性能。

4、聚合物水泥砂漿的優(yōu)越性能

（1）具有優(yōu)越耐候性、耐磨性及耐水性，無毒無害，可用于飲用水工程;

（2）對混凝土、砂漿、石材、木板、聚苯板、玻璃、金屬等基面粘結(jié)力強(qiáng)，且具有一定的柔性?？捎糜诮ㄖ耐鈮σ约笆覂?nèi)外各種裝飾材料的粘貼。

（3）它可在混凝土表面上形成堅(jiān)固的涂層，對混凝土表面起到加固保護(hù)和防水的作用。可用于廚房、衛(wèi)生間、陽臺、庭院或溝槽等的防水、泳池或水庫的防水等。

（4）它能在潮濕基層和潮濕環(huán)境下施工，操作方便省時省工，在中強(qiáng)度氣體腐蝕環(huán)境下，可替代有機(jī)涂料，并較樹脂材料施工簡單、價格低廉?？捎糜谟心退?、耐堿、耐鹽腐蝕或有柔性要求的場合使用，且可作為混凝土面的防腐蝕、防鹽液的保護(hù)層。

（5）抗裂、抗變形能力強(qiáng)。經(jīng)試驗(yàn)丙乳砂漿抗裂性較普通砂漿提高10倍以上。20世紀(jì)80年代初不安全統(tǒng)計(jì)，美國就有184個橋面使用聚合物砂漿防護(hù)，同時使用聚合物水泥砂漿修補(bǔ)的船閘墻面，不但工期大大縮減，還經(jīng)久耐用。

5、聚合物水泥砂漿的分類與應(yīng)用

聚合物水泥砂漿根據(jù)分類方法不同，有不同種的分類。根據(jù)聚合物組成可分為聚乙烯醇、丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯等。根據(jù)外加劑可分為憎水、保水、增稠、引氣、消泡、早凝、觸變、緩凝等。在這里，詳細(xì)介紹下根據(jù)使用功能進(jìn)行分類。

（1）聚合物防水砂漿是一種專門調(diào)高防水性的材料。按聚合物改性材料的狀態(tài)可分為干粉類和乳液類。通常用在屋面、衛(wèi)生間、廚房等需要做好防水補(bǔ)漏的場所。以聚合物膠乳防水砂漿為例，他有較高抗壓強(qiáng)度（40MPa）、較高抗折強(qiáng)度（8MPa）、較好抗裂性、較高抗?jié)B性（S20）、較高粘結(jié)強(qiáng)度（4MPa）、較強(qiáng)耐腐蝕性、可在潮濕基面施工等諸多優(yōu)點(diǎn)。

（2）聚合物保溫砂漿通常是使用在基層表面，能增強(qiáng)保溫抗凍性。分為抹面抗裂砂漿、粘結(jié)砂漿、聚苯顆粒膠漿，?；⒅闊o機(jī)保溫砂漿等。有數(shù)據(jù)顯示，每年新增空調(diào)耗電量相當(dāng)于三峽大壩一年發(fā)電總量。建筑節(jié)能已經(jīng)迫在眉睫，他打破了一般保溫材料因其強(qiáng)度較差而限制使用范圍、或者為保證其安全，施工工藝復(fù)雜不利于推廣的傳統(tǒng)。

（3）聚合物地坪砂漿是用來地坪施工中的聚合物砂漿，特別是做自平流地坪時，必須使用它才能做好自流平的表層和基層。優(yōu)異的粘結(jié)性能讓他不僅和老砂漿或混凝土有很高的粘結(jié)強(qiáng)度，而且它的彈性模量、熱膨脹系數(shù)與基底更接近，更是一種非常優(yōu)異的新老混凝土粘結(jié)和修補(bǔ)材料。

（4）聚合物飾面砂漿比其他砂漿更加細(xì)膩，用他做飾面經(jīng)久耐用，比普通水泥產(chǎn)品更優(yōu)。目前有大量的學(xué)術(shù)課題在研究裝飾砂漿的彩色成膜以及泛堿處理問題。

（5）聚合物抗腐蝕砂漿具有抗堿、抗酸、抗鹽、抗高溫、抗紫外線燈優(yōu)性能，所以它不宜老化，使用壽命很長，適合用在惡劣環(huán)境中。其在化工行業(yè)應(yīng)用很多，越來越廣泛。以TK聚合物砂漿為例，它是一種新型的混凝土表面修補(bǔ)材料，是以少量水溶性聚合物改性劑，再摻入一定量的活性成分、膨脹成分而配制成的TK聚合物防滲、防碳化、防腐砂漿。其活性作用、橋鍵作用、充填作用改善了硬化水泥漿體的物理結(jié)構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力，降低了整體的彈性模量、減少用水量、改善了硬化水泥漿體內(nèi)部毛細(xì)孔等有害孔，從而大大提高了砂漿的抗?jié)B、防腐性能。

（6）聚合物加固砂漿（抗壓強(qiáng)度≥55MPa，劈裂抗拉強(qiáng)度≥12MPa）的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度比普通水泥材料優(yōu)很多，它的抗壓強(qiáng)度通常大于55MPa，而劈裂抗拉強(qiáng)度也超過12MPa。對于需要極強(qiáng)堅(jiān)固度的場所非常適用。例如對廈門市風(fēng)貌建筑-鄭成功紀(jì)念館承重磚墻和鋼筋混凝土梁板就采用了高強(qiáng)鋼絞線網(wǎng)聚合物砂漿進(jìn)行了加固。

綜上所述，聚合物砂漿在防水、防腐、保溫、抗凍、加固、裝飾方面等都有較廣泛的應(yīng)用，越來越多的科學(xué)家加入到了研究當(dāng)中。

6、聚合物砂漿的前景和展望

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對水泥聚合物復(fù)合材料的要求越來越高。工業(yè)發(fā)達(dá)國家對水泥聚合物復(fù)合材料做了大量的研究工作，在新材料、新工藝中都確定了自己的研究方向，使其具有更優(yōu)良的動力學(xué)性能、良好的阻尼性能等。目前研究主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）廢物的利用

把聚合物固體廢料用于砂漿的改性;廢橡膠粉末用作聚合物砂漿和混凝土的填充材料;將回收的聚酯瓶子裂解后重新制成不飽和聚酯，用于水泥砂漿和混凝土的改性等。

（2）多種方式復(fù)合改性

以多種聚合物復(fù)合，包括乳液共混、水溶性聚合物共混、乳液與水溶液聚合物復(fù)合改性、乳液與超細(xì)礦物粉末摻和料、水玻璃復(fù)合材料、聚合物纖維等各種復(fù)合材料共同改性等。

（3）節(jié)能和環(huán)境友好聚合物改性復(fù)合材料

如冷混合瀝青混凝土用于道路工程;聚合物改性砂漿用做鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的永久模板，則可以更好的防止氯離子滲透和更好的抗碳化作用，從而提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

（4）功能性聚合物改性復(fù)合材料

如具有自修復(fù)功能的環(huán)氧樹脂改性砂漿，產(chǎn)生裂縫的環(huán)氧樹脂改性砂漿經(jīng)過一段時間后強(qiáng)度重新恢復(fù);智能混凝土結(jié)構(gòu)材料，利用碳纖維和聚合物改性混凝土，使其具備感應(yīng)多鐘信號的能力，可以在智能建筑的多項(xiàng)目自動控制和監(jiān)視方面獲得應(yīng)用。

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