改性环氧类聚合物砂浆

高聚物掺入可提升水泥砂浆与混凝土的强度、粘结性、抗渗透性、耐蚀性等，因而广泛应用于改善建材性能。聚合物改性水泥砂浆(PMCM)是一种用于修补混凝土结构表面缺陷的聚合物改性水泥砂浆。研究发现，通过乳液聚合的聚合物在PMCM中得到了广泛应用，并得到了广泛应用。在聚合物改性水泥砂浆中，常用的乳液是丁苯类乳液(SBR).丙烯酸乳液(PAE).氯丁乳液(CR).氯丁乳液(SAE).苯丙乳液(SVAC).醋酸乙烯酯-乙烯酸甲酯共聚物乳液(VAE).氯化羟酸乙烯酯乳液(VA-VEOVA).聚醋酸乙烯酯乳液(PVAC)等。

一、聚合物改性新型水泥砂浆的特性研究。

1.工作性

高聚物种类.新拌砂浆的用量对其工作性影响显著。实验发现，各种乳液的减水率均可达20%以上，且减水效果显著，其中SBR减水效果更好。在同类型聚合物中，由于聚合物乳液的性质不同，对改性砂浆流动性能有不同的影响。一般情况下，随着聚灰比(聚合物与水泥的比值)的增加，乳液改性砂浆流动性提升，工作性得到改善。乳液的掺入可以改善新拌砂浆的工作性，这是由于乳液中的表面活性剂和稳定剂在改性砂浆中引入大量气泡，砂浆中水泥粒子的堆积状态得到改善，水泥粒子的分散效果得到改善。胶乳的憎水性能和胶体性质使得新型砂浆具有较好的保水性能，减少了长时间湿养护的必要性。改性砂浆中掺加纤维素醚，可进一步提升新砂浆的保水性能，使其保水性能得到进一步提升。

2.含气量

由于聚合物乳液中的表面活性剂和稳定剂的存在，聚合物乳液改性砂浆比普通空白砂浆的含气量要高，所以在新拌砂浆中引入了大量的气泡。适量引气可改善新拌水泥砂浆的流动性能，增强砂浆的抗渗性和抗冻性能，但过多的气泡会使砂浆强度下降。聚合物乳液改性砂浆一般含5%~20%，有的甚至高达30%。对改性砂浆含气量的控制，通常采用在乳液中加入适量消泡剂。结果表明，加入0.5%消泡剂后，水泥浆中含气量为43.6%，但加入0.5%消泡剂后，胶粘剂含量明显下降到8.0%。由于消泡剂对水泥与增强材料的粘结有一定的影响，一些文献对其他降低气体含量的方法进行了研究，如在加入之前采用恒温浴法提升环氧乳的温度，可以降低改性砂浆的含气量。

3.冷凝时间和工时。

聚合物乳液的掺入会使水泥砂浆凝结时间延长，对乳液掺入量的影响更为显著。对于这一问题，不同学者的研究存在分歧。有研究发现，改性砂浆的凝结时间比普通砂浆延长，并且随聚灰比的增大而增大。但是有些研究发现正好相反。

而改性砂浆的工作时间与凝结时间并无直接关系，主要与表面干燥状况(温度、湿度、风速等)有关。若改性砂浆表面干得过快，过早形成“硬皮”，将影响后期的修整工作。一般情况下，在将聚合物改性砂浆暴露在空气中后，需要在15~30min的工作时间内完成刮板修整工作。

4.形成裂纹。

新型砂浆由于其表面水分迅速蒸发快，在凝结硬化前(塑性阶段)，易产生塑性开裂，其主要原因是砂浆内泌水率和表面水份的蒸发速率不同。结果表明，高聚物的掺入限制了砂浆塑性收缩引起的表面和内部微裂纹的形成。研究表明，聚合物减缓水泥水化放热率，提升砂浆抗开裂性能，但收缩变形量增加。有学者在研究中发现，适量聚丙烯纤维的加入能有效地抑制改性砂浆的塑性开裂。实验结果表明，纤维种类和长度.聚丙烯纤维的几何形状不同.搅拌方式不同.砂子的颗粒大小对改性砂浆早期失水有一定的影响。由于乳液改性砂浆具有较大的收缩变形，在施工现场施工时要特别注意蒸发率大于0.5kg/(m2·h)的情况，并在施工结束后对砂浆进行短期的保水性养护。

二、硬聚物改性水泥砂浆的性能研究。

1.粘合性。

由于聚合物与被粘结基材料的粘接性能好，聚合物砂浆在多种基体上的粘结性能均优于普通水泥砂浆。各种聚合物对改性砂浆的粘结性能有很大的影响。丙烯酸砂浆对旧混凝土基体的长期粘结性要好于纯丙砂浆和氯丁砂浆。此外，高聚物掺量及水灰对砂浆结合强度的影响较大。实验表明，加入5%~20%乳液后，水泥砂浆的粘结强度提升1~4倍。还有学者认为，在低掺量(不超过3.5%)的情况下，改性砂浆的粘结力与高聚物的掺量成正比；当聚合物掺量大于3.5%时，加1%的掺量将使粘结强度降低40%。通过对文献的研究，考察了不同水灰比对聚合物改性砂浆粘结性的影响，发现在90d龄期时，其效果明显。2种不同水灰比(0.35,0.4)改性砂浆的粘结强度均超过4MPa，比水灰比0.3时粘结强度增加不到1倍，远远高于空白水泥砂浆。由于聚合物改性砂浆的粘结养护制度对粘结性也有一定的影响，不同聚合物改性砂浆具有各自适用的粘结养护制度。

2.抗压及抗折强度。

聚合物会使水泥砂浆抗压强度下降，抗折强度增大。相同水胶比时，与未改性的普通水泥砂浆相比，聚合物改性砂浆的抗压强度要低。通过对添加SBR乳液和PAE乳液改性砂浆的抗压强度进行比较，发现两种改性砂浆的抗压强度均低于纯SBR乳液和PAE乳液改性砂浆的抗压强度。

聚合物浆配比(聚灰比、水灰比、砂灰比等)是影响砂浆强度的主要因素。结果表明，在聚灰比大于7.5%的情况下，SBR的掺入能显著降低砂浆的抗压强度。通过比较3种不同类型聚合物乳液对自流平砂浆强度的影响，发现3种改性水泥砂浆的抗压强度随其用量的增加而降低。针对这一问题，有学者提出，纤维素醚的加入减缓了砂浆抗压强度下降的趋势。通过研究发现，水灰对改性砂浆的抗压强度影响较小。不同灰砂配比的水泥砂浆，聚合物胶乳对压抗折强度的改性作用不同。

掺和料的掺入量对砂浆强度的影响很大，不同学者的研究结果相差很大。一些学者研究发现，掺入硅灰或矿渣可提升水泥砂浆的强度，其中10%硅灰掺入量的改性效果好于掺入40%的硅渣。试验结果表明，在矿渣超细粉掺杂的情况下，聚合物砂浆28d的抗折强度比普通砂浆提升15%~25%；通过文献研究，考察了各种矿物掺和料对聚合物砂浆性能的影响，结果表明：粉煤灰的掺入可以提升砂浆的抗折强度，掺入矿渣粉可以提升粉煤灰砂浆的抗压性能，降低砂浆的强度，此外，粉煤灰细度的差异还会影响砂浆的强度。

在水泥砂浆中加入聚丙烯纤维，使其抗折强度得到显著提升，长纤维的抗折强度有了很大提升，对短纤的改善作用不明显。用部分矿物废料，如铁尾矿砂替代石英砂配制改性水泥砂浆或掺入高炉矿渣，取得了较好效果。掺入水玻璃.偏高岭土或锻烧膨润土也能提升聚合物砂浆的抗压抗折强度，其中掺入偏高岭土要好于锻烧膨润土。改性砂浆的强度受减水剂与胶乳的加入顺序的影响，而细集料的种类及粒度对其强度有一定的影响。

水泥砂浆的强度受养护条件的影响。研究发现，采用蒸汽养护加热养护后，丁苯-环氧(不含固化剂)改性砂浆的抗压抗折强度比未改性砂浆高3倍。对其进行了实验研究，结果表明：随着乳液掺量的增加，湿养护所需的时间逐渐减少。但有学者认为，短期的湿养护对聚合物改性砂浆仍是必要的。一般而言，在早期的水中养护，后期的干燥养护是比较理想的条件。

一些学者研究发现，冻融对聚合物膜的破坏和包覆水泥微粒作用下，聚合物改性砂浆在冻融后的抗压强度有所提升。