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聚合物砂漿的性質(zhì)

      聚合物高分子材料因其彈性模量低、柔韌性好等特點(diǎn)，能夠賦予改性水泥砂漿優(yōu)良的使用性能。通常聚合物砂漿具有良好的工作性能。由于聚合物有較強(qiáng)的引氣作用，使得聚合物砂漿在拌和過程中產(chǎn)生大量氣泡，起到滾珠作用，有效增大水泥砂漿的流動(dòng)性，同時(shí)聚合物自身良好的分散性也有利于改善其流動(dòng)性。在一定范圍內(nèi)，隨著聚合物用量的增加，砂漿流動(dòng)性增大。此外，聚合物還具有一定的減水作用，有利于水泥的水化過程，即使是在干燥的環(huán)境中，聚合物砂漿仍能保持穩(wěn)定的強(qiáng)度增長。在承受荷載時(shí)，由于復(fù)合材料良好的保水性，使得聚合物砂漿結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)管水移動(dòng)受到限制，砂漿的徐變性也得到改善。由于高分子材料彈性模量遠(yuǎn)低于砂漿，將其用于水泥砂漿改性，能夠降低復(fù)合材料的彈性模量，改善聚合物砂漿的柔韌性，并有效防止因干燥收縮產(chǎn)生裂縫。

     聚合物的良好柔韌性能夠在砂漿體系中起到橋接作用，有效防止裂縫產(chǎn)生，減少砂漿中相互連通的毛細(xì)孔結(jié)構(gòu)。在一定范圍內(nèi)，隨著聚合物摻入量的增加，復(fù)合材料的脆性大大降低，解決了普通水泥砂漿因脆性過大而容易引發(fā)的斷裂問題。聚合物砂漿具有良好的力學(xué)性能、粘結(jié)性能和耐磨性能。聚合物的加入可以改善水泥砂漿水化產(chǎn)物與集料粘結(jié)的過渡區(qū)，提高聚合物砂漿粘結(jié)強(qiáng)度；同時(shí)，界面區(qū)的改善也是提高復(fù)合材料力學(xué)性能的主要原因。在一定范圍內(nèi)，抗折強(qiáng)度隨聚合物用量的增大顯著提高；而抗壓強(qiáng)度隨聚合物用量的增大略有降低，這與聚合物自身的強(qiáng)度較低有關(guān)；聚合物砂漿的耐磨性能隨聚合物用量的增大而提高。此外，聚合物改性砂漿還具有較好耐凍性、耐化學(xué)腐蝕性、耐水性和抗?jié)B性等優(yōu)點(diǎn)。加入聚合物后，砂漿孔結(jié)構(gòu)得到改善，復(fù)合材料具有較好的致密性，相比普通砂漿，改性砂漿的耐油污性和耐候性明顯改善；但高分子材料的加入使得聚合物砂漿的耐有機(jī)rong劑性能受到影響。

聚合物砂漿的發(fā)展方向

     聚合物砂漿的應(yīng)用越來越普遍，人們對其基本性能要求也越來越高，同時(shí)還提出聚合物砂漿性能多樣化與功能化的發(fā)展方向。在日本和美國，聚合物砂漿主要被用于建筑飾面、修補(bǔ)工程以及橋梁甲板表面的修補(bǔ)；在中國，改性砂漿主要被用于建筑飾面和瓷磚粘結(jié)材料，近年來，國內(nèi)許多學(xué)者研究將其應(yīng)用于路面工程中。由于聚合物砂漿良好的工作性能和粘結(jié)性能，使其市場需求日漸增長，故聚合物砂漿作為修補(bǔ)材料將會成為主要的發(fā)展趨勢之一；而預(yù)制聚合物砂漿是發(fā)展最快的一個(gè)方面，在實(shí)際工程應(yīng)用中可以考慮用聚合物改性砂漿代替普通砂漿結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)甚至塑料結(jié)構(gòu)，達(dá)到節(jié)約成本的目的。復(fù)合型聚合物砂漿的研究，主要是將不同性能的聚合物混合加入砂漿中，使材料的使用性能互補(bǔ)，提高改性砂漿的綜合性能；環(huán)保型聚合物砂漿的研究，是將廢棄的聚合物回收利用，并對水泥砂漿進(jìn)行改性，或在砂漿中摻入聚合物和粉煤灰類廢渣，使砂漿材料各成分之間的性能互補(bǔ)，降低砂漿的成本，并使廢渣得到有效利用。

聚合物砂漿的作用機(jī)理

     聚合物砂漿結(jié)構(gòu)的形成過程十分復(fù)雜，包含了物理和化學(xué)２種作用方式，使得其改性原理較為繁雜。雖然關(guān)于聚合物砂漿改性機(jī)理的研究很多，但均處于探索階段，現(xiàn)階段主要是從２個(gè)方面對其改性機(jī)理進(jìn)行研究：聚合物膠結(jié)作用的基本原理和聚合物與水泥相互作用機(jī)理。

    被普遍認(rèn)可的２種聚合物膠結(jié)原理是吸附和擴(kuò)散。吸附是指聚合物分子剛分散到砂漿中時(shí)，在范德華力、氫鍵和某些化學(xué)力作用下，與砂漿中的水泥顆粒和水化產(chǎn)物相互吸引靠近，產(chǎn)生一定的粘結(jié)力。隨后，水泥水化產(chǎn)生陽離子（Ｃａ２＋，Ｍｇ２＋，Ａ１３＋），若聚合物中含有羥基（—ＯＨ）、羧基（—ＣＯＯＨ）、碳碳雙鍵（Ｃ＝Ｃ）、胺基（—Ｎ—）、醚基（—Ｏ—）等官能團(tuán)，這些陽離子和官能團(tuán)可視為具有電子提供能力的Ｌｅｗｉｓ堿和Ｌｅｗｉｓ酸，聚合物與水泥漿在酸堿結(jié)合作用下相互粘結(jié)。擴(kuò)散作用是指聚合物分子在熱運(yùn)動(dòng)、電性能及物理攪拌作用下，其柔韌性鏈狀結(jié)構(gòu)相互交織、擴(kuò)散，達(dá)到膠粘。

     隨著聚合物水泥砂漿的推廣應(yīng)用，許多學(xué)者從微觀結(jié)構(gòu)方面對不同種類的聚合物改性作用進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同的聚合物改性機(jī)理存在許多差異。在眾多學(xué)者研究的機(jī)理模型中，最著ming的是日本教shou大濱加嚴(yán)（Ｙｏｓｈｉｈｉｋｏ Ｏｈａｍａ）的Ｏｈａｍａ聚合物成網(wǎng)模型和Ｋｏｎｉｅｔｚｋｏ雙重網(wǎng)模型。Ｏｈａｍａ模型指出，形成聚合物砂漿結(jié)構(gòu)的過程需經(jīng)過３個(gè)階段。第１階段：在攪拌過程中聚合物顆粒均勻分散在水泥漿體中，伴隨著水泥水化的進(jìn)行，水泥凝膠逐漸形成，體系中的Ｃａ（ＯＨ）２也達(dá)到了飽和狀態(tài)，部分聚合物顆粒吸附在水泥凝膠與未水化的水泥顆粒表面。第２階段：隨著水化繼續(xù)進(jìn)行，水分不斷減少，水泥凝膠出現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)，部分聚合物逐漸填充于毛細(xì)孔隙中，隨著毛細(xì)孔中水分的減少，聚合物顆粒發(fā)生絮凝，在水泥水化凝膠產(chǎn)物及未水化水泥顆粒表面形成聚合物薄膜，并與骨料相粘結(jié)，而部分聚合物填充了水泥凝膠體系中的大孔隙。第３階段：隨著水化過程的推進(jìn)，絮凝的聚合物顆粒最終形成連續(xù)的聚合物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。Ｋｏｎｉｅｔｚｋｏ指出，Ｏｈａｍａ模型并不適用于解釋所有的聚合物砂漿結(jié)構(gòu)。Ｋｏｎｉｅｔｚｋｏ模型分為４個(gè)階段，前３個(gè)階段與Ｏｈａｍａ模型基本一致，第４階段為聚合物膜與水泥硬化漿體都形成空間連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，相互交織形成雙重網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并將集料包裹在中間。