普通水泥砂漿或混凝土的主要缺陷在于脆性過大而柔性不足,其抗壓強度較高,而抗拉強度和粘結強度較低,彈性模量較高而變形能力很差,因而在工程應用中受到了很大限制。隨著高性能混凝土(HPC)的發展,高強混凝土(HSC)的應用日益增多,普通混凝土的脆性問題顯得尤為突出。因此,對于水泥基材料(砂漿、混凝土)降低脆性,提高韌性和變形能力,是擴大應用領域必須解決的重大課題,其中用摻加聚合物的方法使之改性,并獲得更好的工程使用性能是一條行之有效的途徑。各國為此投入了大量的人力、物力進行研究,取得了一系列的研究成果,并且在道路、橋梁、水庫、大壩等工程的修補中得到了廣泛應用。特別是自80年代以來,由于丙烯酸乳液和醋酸乙烯共聚(EVA)乳液的開發應用,聚合物水泥基材料(PCM)得到了很大發展。我國的水利部門利用上述乳液對水庫大壩進行修補的工程耐久性已達10年以上。但是,由于經濟方面的原因,PCM僅限用于面積相對較小的修補工程中。
進入90年代,隨著化學工業的發展和建筑業的需要,PCM除用于修補工程外,還大量用于貼面材料的粘結,特別是乳膠粉的出現,為此類材料的商品化提供了便利條件,極大地推動了預拌水泥基粘結劑的發展。幾乎與此同時,各類袋裝干拌砂漿如裝飾砂漿、自流平地面砂漿及各類膠粘劑用砂漿層出不窮,成為PCM應用的又一個新的熱點。然而無論是使用乳液還是乳膠粉,人們在應用PCM時自始至終都面臨著性能與價格的兩難選擇,高昂的價格已成為PCM廣泛應用的重要障礙。圍繞價格問題,人們采用了其它一些價格相對較低的水溶性聚合物如改性聚乙烯醇(PVA)等,盡管其施工性能較好,但由于材料本身耐水性很差,制成的PCM軟化系數很低,嚴重影響了貼面材料的耐久性能。如何改善PCM的耐水性,采用低聚灰比的PCM以降低成本就成為擺在材料工作者面前的一個緊迫而具有現實意義的重要課題。基于上述認識,我們試圖采用幾種廉價的礦物粉體與低摻量的乳膠粉進行復合改性研究,以達到改善PCM的性能和降低成本的目的。
(1)用一定的礦物粉體填充水泥石內部孔隙使聚合物主要用于包裹顆粒表面并形成網絡結構,可以在一定程度上避免聚合物用于填充孔隙而造成材料的浪費,從而為采用低聚灰比的PCM創造了條件,實踐證明這一方法是有效的、可行的。
(2)礦物粉體在填充水泥石內部孔隙的同時,還與乳膠粉協同作用,比分別單獨摻入對砂漿抗折和抗壓強度的提高都更為顯著。有關二者的協同作用機理及其微觀結構有待進一步研究。
(3)提高砂灰比是改善水泥基材料脆性提高韌性的有效方法之一。
(4)乳膠粉與礦物粉體復合加入能顯著改善PCM的抗滲性、耐水性、抗凍性,有微膨脹作用的礦粉對PCM的干縮有補償作用。
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