PVAc改性水泥砂浆耐化学腐蚀性能

第36卷第3期 娃酸盐通报Vol.36 No.3 2017 年 3 月__________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_________________March,2017PVAc改性水泥砂浆耐化学腐蚀性能尹艳平\陈华鑫\宋莉芳\张敏2，况栋梁1(1.长安大学材料科学与工程学院，西安710061 ;2.西安高新科技职业学院土木工程系，西安710100)摘要:采用聚醋酸乙烯醋(PVA c)乳液制备改性水泥砂浆，研究了PVA c改性砂浆经硫酸、硝酸、氢氧化钠、硫酸钠和 汽油腐蚀后的强度残留比，并通过扫描电镜(SEM)观测了砂浆的微观形貌，采用X射线衍射仪（X R D)分析了经腐 蚀后砂浆的物质组成。

结果表明:水泥砂浆耐硫酸、硝酸腐蚀性能较差，但PV A c乳液可有效改善砂浆的耐酸腐蚀 性能;PVAc乳液可一定程度改善水泥砂浆的耐硫酸盐酸腐蚀性能;高含量PVAc改性砂浆可应用于碱性环境;油污 对普通水泥砂浆和聚合物水泥砂浆腐蚀效果均不明显;PVAc乳液胶膜可填充水泥砂浆的内部孔隙，有效阻塞了腐 蚀介质进入，同时，PVAc胶膜具有弹性，可吸收膨胀应力，降低了膨胀破坏发生，从而改善砂浆的耐腐蚀性能。

关键词:道路工程；聚醋酸乙烯醋；改性水泥砂浆；耐化学腐蚀中图分类号:TU528 文献标识码:A 文章编号:1001-1625 (2017) 03-0971-08 Corrosion Resistance of Polyvinyl Acetate Latex Modified Cement MortarsYIN Yan-ping1，CHEN Hua-xin1，S0NG Li-fan g1，ZHANG Min2，KUANG Dong-liang1(1. School of Materials Science and Engineering, Chang an University, Xian 710061, China；2. Depart of Civil Engineering,Xian High Technology University,Xian 710100,China)Abstract：The m odified cement mortar was prepared by polyvinyl acetate latex. A fter immersed in sulfuric acid, n itric acid, sodium hydroxide, sulfate solution and painted through gasoline,the residual strength ratio of mortar was measured to analyze the corrosion resistance. The scanning electron microscope (S E M) was conducted to observe the micro-m orphology of modified cement mortar. The main chemical composition of corroded cement mortar was analyzed through X-ray Diffractom eter ( X R D) test. The results show that the mortar is easy to be corroded by acid solution, w hile the PVAc latex can improve the acid-resistance to some extent. The sulfate-resistance can be increased w ith the addition of the PVAc latex. The mortar w ith high content of PVAc can be used in alkaline environment. The gasoline has little effect on the corrosion resistance. The curing film s of latex can f ill the porous structures in modified m ortar, w hich prevent the corrosive medium from entering the mortar. M eanw hile, the elastic film s can absorb the swelling stress, and reduce the expanded destruction phenomenon, which can improve the corrosion resistance of cement mortar.Key words：road engineering；PVAc la te x；m odified m ortar；corrosion resistance1引言水泥砂浆由于原料丰富、成本低廉、生产工艺简单、抗压强度高、适应性强等优势而被广泛应用于水泥混基金项目：长安大学中央高校基金优博项目（310831150022);陕西省国际合作项目（2014kwl(M)3 );中国博士后科学基金资助项目(2〇15M570805)，陕西省交通厅项目（13-13K)作者简介:尹艳平（1991-)，女，博士研究生.主要从事道路材料科学技术的研究.通讯作者:陈华鑫，教授，博导.972 试验与技术硅酸盐通报第36卷凝土路面以及旧混凝土构件修补及饰面领域[1]。

然而普通水泥砂浆存在脆性大且軔性不足的问题，目前多 采用丁苯、苯丙、丙烯酸酯和氯丁等聚合物来改性水泥砂浆性能，制备抗折强度、抗水性能，工作性能、粘结性 能优良的砂浆产品[2_5]。

水泥砂浆的耐腐蚀性能对其使用寿命至关重要，许多学者也对此进行了研究。

李祝龙[6]采用两种苯丙 乳液制备改性水泥砂浆，通过测试经硫酸、硝酸和醋酸溶液浸泡后的试样抗压强度，采用抗压强度损失率评 价了聚合物砂浆的耐腐蚀性能，发现聚合物可提高砂浆的耐腐蚀性能，且随聚灰比增加而增强。

张宴清[7]研究了苯丙乳液对水泥砂浆耐硫酸、硝酸和醋酸腐蚀的改性效果，发现聚合物对水泥砂浆的耐盐酸性能改善 效果明显，而对耐硫酸、醋酸腐蚀的改性效果较差。

刘大智[8]采用SEM和XRD分析了聚合物对砂浆耐腐蚀 机制，发现掺入聚合物后水泥砂浆的密实性明显提高，且形成柔性的网状胶膜结构，有效地提高了聚合物水 泥砂浆的耐盐酸侵蚀性能。

钟世云[9]研究了聚合物水泥砂浆经盐酸腐蚀后的微观形貌，发现盐酸腐蚀对界 面过渡区的结构破坏比较严重。

然而，目前聚合物砂浆耐腐蚀性主要局限在耐酸(盐酸、硫酸和醋酸）和硫酸盐腐蚀，未考虑其他特殊环 境下砂浆服役情况。

例如当砂浆用于隧道水泥路面养护和维修时，公路隧道内通风条件较差，C02、S02与 N〇x等酸性气体含量高，尤其是在隧道潮湿的环境下，酸性气体对隧道水泥路面的腐蚀作用更加显著；同时 由于汽车行驶过程中存在漏油及交通口大量尾气在路面形成的油斑等情况。

因而，本文采用PVAc乳液制 备了聚合物改性水泥砂浆，研究了其对酸性(硫酸、硝酸）、碱性(氢氧化钠）、硫酸盐(硫酸钠）及油污（汽油）的耐腐蚀性能，采用XRD测试腐蚀后砂浆的主要组成物质，并通过SEM表征了砂浆的微观形貌，。

2试验2.1原料水泥:P • 〇42.5硅酸盐水泥，具体物理力学性能指标见表1;砂:40〜80目石英砂;P V A c乳液:经丙烯 酸丁酯改性的P V A c乳液，具体性能指标见表2;减水剂:聚羧酸系高效减水剂，固含量18%，减水率25%;消 泡剂:上海臻品化工有限公司生产;下文中所提到的含量均为换算之后的有效成分含量。

表1水泥基本性能指标T a b.l The basic properties of cement密度/(g/cm3)比表面积/(m2/kg)标准稠度忠用水量女疋性/mm凝结时间/min抗折强度/MPa抗压强度/MPa初凝终凝3d28d3d28d3.234426 3.8170 281 5.38.628.549.6表2改性PV A c乳液基本性能指标Tab. 2 The basic properties of modified PVAc emulsion外观固含量/%粘度/(m Pa • S)pH吸水率/%T/°C稀释稳定性机械稳定性化学稳定性乳白色液体51800 ~1000 5~712.917.5稳定稳定稳定2.2试验方法(1) 配合比设计根据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG E30-2005)进行聚合物水泥砂浆配合比设计，最终确 定灰砂比为1:2,减水剂掺量为1%，消泡剂掺量为2%。

，水灰比为0.42,其中水同时包括PVAc乳液、减水剂、消泡剂中存在的水分。

同时，制备无聚合物的水泥砂浆作为对照组，其他条件不变。

(2) 成型和养护先将乳液掺入拌和水中，然后按欧洲标准EN196-1(与国际标准IS0679等同)搅拌、成型。

随后，将试块 放入养护箱内，在20 1、相对湿度为90%下养护24 h，脱模;继续在标准养护箱中湿养1d;再在20 1水中 养护5 d;然后在20 1，相对湿度为65%的养护箱中养护21 d。

然后将1〜4组试件分别浸泡于3%硫酸、5%硝酸、5%氢氧化钠和5%硫酸钠腐蚀溶液中;对第5组试第3期尹艳平等:PVAc 改性水泥砂浆耐化学腐蚀性能973件表面涂抹汽油，并用保鲜膜包裹，防止挥发;同时对第6组进行水养对照实验组。

进行上述试件的腐蚀时 间均为180 d ，每15 d 对腐蚀溶液进行更换，并对第5组试件再次进行汽油涂抹。

(3) 性能测试将试件从浸泡介质中取出，清洗表面浮粒并进行干燥处理后，按照《水泥胶砂强度检验方法》（GB/T 17671 -1999)测试抗折强度和抗压强度，以腐蚀组试件与对照组试件强度的比值‘、心来表征抗折耐蚀系数 和抗压耐蚀系数，并以此评价砂浆的耐化学腐蚀性能。

(4) XRD 分析选择表面与腐蚀介质充分发生反应的砂浆，研磨成粉末，然后采用X 射线衍射仪测试。

(5) 形貌观察将待测砂浆经乙醇终止水化，喷金处理，然后在日立S 4800扫描电镜下观察其断面形貌。

3结果与讨论3.1耐硫酸腐蚀性能硫酸溶液对砂浆试件腐蚀效果非常明显，尤其是普通水泥砂浆，表面出现严重的开裂、起砂等破坏现象; PVAc 改性砂浆的耐腐蚀效果略好，表面破坏现象较普通砂浆有所改善，且随着PVAc 乳液掺量增加，耐硫酸 腐蚀效果增强。