聚合物改性水泥砂浆的研究进展

第40卷第8期2021年8月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.40㊀No.8August,2021水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展石㊀鑫,徐玲玲,冯㊀涛,韩㊀健,张㊀盼(南京工业大学材料科学与工程学院,南京㊀211816)摘要:随着我国建筑行业的快速发展和工程品质意识的提高,聚合物改性水泥砂浆因其优异的应用性能而受到广泛关注,水分散聚合物乳液是一种被广泛应用在水泥砂浆中的聚合物外加剂㊂本文介绍了聚合物乳液改性水泥砂浆的发展史,从力学性能和耐久性方面介绍了聚合物乳液改性水泥砂浆的性能,探究了聚合物乳液对水泥砂浆的改性机理,并对其未来的研究方向进行了讨论㊂关键词:聚合物乳液;水泥砂浆;性能;影响因素;改性机理中图分类号:TU528.41㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)08-2497-11Research Progress of Water Dispersed Polymer Emulsion Modified Cement MortarSHI Xin ,XU Lingling ,FENG Tao ,HAN Jian ,ZHANG Pan(College of Materials Science and Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 211816,China)Abstract :With the rapid development of construction industry and the improvement of engineering quality awareness,thepolymer modified cement mortar is widely used because of its excellent performance.Water dispersed polymer emulsion is a polymer admixture widely used in the modified cement mortar.In this paper,the development history of polymer modified cement mortar was introduced.The properties of polymer modified cement mortar were introduced from mechanical properties and durability.The modification mechanism of polymer emulsion for cement mortar was explored,and the research direction of polymer emulsion was discussed.Key words :polymer emulsion;cement mortar;property;influencing factor;modification mechanism收稿日期:2021-03-10;修订日期:2021-03-29基金项目: 十三五 国家重点研发计划(2018YFD1101000)作者简介:石㊀鑫(1996 ),男,硕士研究生㊂主要从事聚合物改性水泥基材料的研究㊂E-mail:shixin1386@通信作者:徐玲玲,博士,教授㊂E-mail:XLL@0㊀引㊀言水泥砂浆是目前世界范围内被广泛应用的一种建筑材料,是抹面工程和砌筑工程的重要组成部分,但存在抗折强度较低㊁脆性大和收缩率大的缺点[1]㊂随着高分子材料科学的发展,研究者发现在水泥基体中掺入聚合物外加剂是一种提升其性能的有效方法,国内外众多研究均表明聚合物能够优化水泥砂浆内部结构,改善工作性能[2]㊂聚合物外加剂的种类繁多,大致可分为可分散性粉末㊁水溶性聚合物㊁水分散性聚合物乳液和液体聚合物㊂水分散性聚合物乳液是一种被广泛使用的重要外加剂,它能够显著改善水泥砂浆的韧性㊁抗渗性与抗收缩性[3]㊂由于各类聚合物乳液的化学组成与结构不同,各种官能团对水泥基体的水化㊁凝结有不同的影响,因此不同的聚合物乳液对水泥砂浆的作用机理存在差异㊂近年来,随着科技的发展,技术手段的增加,研究者从材料的组成与结构方面切入,深入研究了聚合物乳液对水泥砂浆的作用机理㊂本文主要从力学性能和耐久性两个方面综述了近年来国内外在改性砂浆性能方面的研究进展,总结了聚合物乳液对水泥砂浆的改性机理㊂1㊀聚合物乳液改性水泥砂浆的发展史早在90多年前,聚合物乳液改性水泥砂浆这一概念就已被提出㊂1923年Cresson [4]将天然橡胶乳液掺2498㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷入道路路面建筑材料中,率先获得了这方面的专利㊂随后关于聚合物乳液改性水泥砂浆的研究陆续得到关注与开展,各国研究者开始尝试采用不同种类的聚合物乳液进行改性研究,取得了丰富的理论研究成果㊂到20世纪70年代,欧美发达国家与日本已将聚合物乳液改性水泥砂浆技术广泛应用于重大土木工程㊁民用建筑㊁道路设施等领域㊂欧美国家主要采用水性环氧乳液改性修补材料进行路面裂纹的修补,日本则更多采用丁苯乳液和环丙基甲酸乙烯酯乳液改性水泥砂浆进行防水涂层㊁桥面施工和建筑设施的应用㊂我国关于聚合物乳液改性水泥砂浆的研究虽起步较晚,但发展迅速㊂在20世纪60年代,我国首次将环氧乳液改性砂浆用于新安江水电站的建筑修补工程㊂近年来我国建筑行业快速发展,聚合物乳液改性水泥砂浆的研究日益丰富㊂大量调查研究显示,在提升建筑材料品质与建筑制品构件的修补等方面,乳液类聚合物相较胶粉类聚合物的应用更为广泛且使用效果更好㊂常用的聚合物乳液包括丁苯乳液(SBR)[5]㊁苯丙乳液(SAE)[6]㊁醋酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液(VAE)[7]和环氧乳液(EE)[8],上述聚合物乳液改性水泥砂浆近年来在我国桥梁路面裂缝修补和防水砂浆等方面取得了一定的成果㊂2㊀聚合物乳液改性水泥砂浆的性能2.1㊀力学性能2.1.1㊀抗折强度与抗压强度一般来说,聚合物的引入会提高水泥砂浆的抗折强度,降低其抗压强度㊂邢小光等[9]发现,SAE掺量小于11%(质量分数)时,苯丙乳液的掺入能够显著提高改性砂浆的抗折强度,最多可提高42.8%㊂但SAE掺量对改性砂浆抗压强度的作用不显著,改性砂浆的抗压强度较空白样略有降低㊂黄展魏等[10]掺入水性环氧树脂进行改性研究,发现随着聚灰比的增加,改性砂浆的抗压强度下降,抗折强度先增大后减小,聚灰比为2%(质量分数)时,抗折强度最大㊂王茹等[11]则发现,当灰砂质量比为1ʒ2时,SBR的掺入降低了砂浆的抗折强度和抗压强度,而当灰砂质量比为1ʒ3时,SBR的掺入能够同时提升砂浆的抗折强度和抗压强度㊂在掺入聚合物乳液的基础上复掺外加物,这对水泥砂浆的力学性能影响显著㊂王毓发等[12]发现,SAE 与聚乙烯醇纤维复掺的改性效果优于这二者各自单掺的效果,抗折强度和抗压强度较空白样均有明显提高㊂顾超等[13]研究了聚丙烯纤维对两种不同乳液改性砂浆力学性能的影响,发现两种乳液改性砂浆的抗折强度均有显著提升,而抗压强度的提升效果不够明显,呈现先增加后下降的趋势㊂有研究表明,在改性砂浆中再掺入硅灰和矿渣微粉均能提高砂浆的抗折强度和抗压强度,且硅灰的提升效果更好㊂Zuo等[14]研究了玻璃鳞片片径对EE改性砂浆力学性能的影响,发现掺入120目(0.125mm)玻璃鳞片后,改性砂浆的抗折强度提升20.4%㊂Li等[15]在此基础上研究了五种不同层状无机填料对EE改性砂浆的作用,发现低长径比的层状填料有助于改性砂浆力学强度的提高㊂还有学者[16]发现乳液和减水剂的掺入顺序对砂浆抗折强度和抗压强度稍有影响,二者同掺法相较于乳液后掺法,砂浆的早期力学强度略高㊂有研究者发现养护制度对乳液改性砂浆的抗折强度和抗压强度有一定影响㊂俞亮等[17]发现,先湿养护环氧树脂乳液改性砂浆3d再自然养护有利于提高砂浆的抗折强度和抗压强度㊂Shi等[18]进一步研究了养护湿度对SBR改性砂浆和SAE改性砂浆后期抗压强度的影响,发现湿度对这两种乳液改性砂浆后期抗压强度的影响不明显㊂Çolak[19]也发现,将高效减水剂和VAE共同掺入水泥砂浆中,再放入石灰水中进行养护,这样的养护条件给改性砂浆的力学强度带来了不利影响㊂Ramli等[20]发现,三种不同聚合物乳液改性砂浆的渗透性随养护湿度的变化而发生改变,改性砂浆的抗压强度与渗透性之间存在线性关系㊂综合各学者的研究结果,早期对聚合物乳液改性砂浆进行湿养护再进行干养护,这对提升改性砂浆的力学性能是有必要的㊂聚合物乳液对水泥砂浆力学强度的影响主要可概括为以下三个方面:(1)随着水泥水化过程的进行,乳液在水泥浆体中失水成膜,聚合物膜与水化产物共同形成相互交织的网络结构;此外,聚合物中的部分活性官能团能够与水化产物发生反应,建立起特殊的键位,起到串联桥接的作用;其他较小的乳液粒子又填充了孔隙,提高了空间密实度,使整个改性砂浆体系空间结构得到优化,宏观表现为抗折强度的提高㊂(2)乳液掺量逐渐增加,聚合物的引气作用对空间结构密实度造成不利影响,并形成过多的聚合物膜包裹水泥颗粒表面,延缓了水化过程的进行,水化程度较低,因此继续增加乳液掺量,改性砂浆的抗折强度呈现下降趋势㊂㊀第8期石㊀鑫等:水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展2499 (3)聚合物膜的自身弹性模量远低于水泥砂浆的弹性模量,掺入聚合物乳液后,在施加压力的情况下,改性砂浆的承受支撑作用减弱,这是聚合物乳液改性砂浆抗压强度下降的原因㊂2.1.2㊀韧性目前评判聚合物乳液改性砂浆韧性的指标有多种,例如弯曲韧度㊁抗冲击性㊁折压比和横向变形等,还未有统一的特征指标对改性砂浆的韧性进行表征㊂王茹等[11]通过比较抗冲击性㊁折压比和横向变形对丁苯乳液改性砂浆韧性进行表征,提出低韧性采用折压比,高韧性采用横向变形㊂有学者[21]采用韧性指数的方法进行材料相对韧性表征,即特定条件下两种变形能量的比值㊂鲍文博等[22]则认为此种方法忽略了规定形变后的能量,提出用极限变形量替换规定变形量进行韧性比的计算㊂还有学者[23]研究表明水泥基材料韧性的大小与外加载荷模式有关,并提出轴心压韧比和轴心拉韧比的概念,主要通过变形量㊁最大载荷和规定变形量组成公式计算韧性比㊂Gdoutos等[24]研究了改性砂浆断裂过程,利用临界裂纹扩展位移㊁临界应力强度因子和弹性模量建立公式评价砂浆的韧性,此种方法值得借鉴㊂何如等[25]研究了不同种类聚合物乳液对改性砂浆韧性的影响,发现聚灰比在一定范围内(小于15% (质量分数))时,聚灰比增大,改性砂浆折压比增大,韧性增强,并且SBR在提升砂浆韧性方面效果显著, VAE改性砂浆的折压比与普通砂浆相差无几,增韧效果甚微㊂刘纪伟等[26]通过复掺聚酯纤维和SBR的方法对水泥砂浆进行改性,发现复掺改性砂浆的折压比㊁弯曲韧性和抗冲击性能明显优于单掺改性砂浆及空白样砂浆㊂另有研究表明,过量聚丙烯纤维会导致纤维在水泥浆体中分散不均,降低密实度,对水泥砂浆韧性造成负面影响㊂除此之外,还有学者[27]利用正交试验的方法确定了纤维长度对改性砂浆韧性的影响大于纤维掺量对改性砂浆韧性的影响㊂Reis等[28]研究发现,环氧树脂乳液改性砂浆的韧性与环境温度有关,在低环境温度下,试件的断裂能与韧性提高,并可用线性方程描述温度与韧性的关系㊂Huang等[29]也发现,环氧树脂乳液改性砂浆的拉伸断裂能与变形模量随温度的降低而线性增加㊂Elalaoui等[30]进一步发现,在聚合物玻璃化温度(T g)时,聚合物乳液改性砂浆的变形模量等机械性能较差㊂近年来,国内外研究者逐渐注意到改性砂浆内聚合物的力学性能对环境温度十分敏感,发现T g对改性砂浆的韧性至关重要㊂杨瑞芳[31]通过计算断裂韧性和断裂能发现,掺入T g高于环境温度的聚合物的改性砂浆,其韧性得到显著提升㊂这也解释了为何不同聚合物乳液在常温环境温度下对砂浆增韧效果各有差异㊂聚合物乳液对水泥砂浆韧性的影响可概括为以下两点:(1)无论是聚合物成膜抑或是未成膜的乳液粒子,均会吸附在水泥颗粒表面,延缓水化反应的进行,其次聚合物膜改善了三维空间网状结构,使得改性砂浆的抗折强度提高,抗压强度提升不明显甚至稍有下降,因此折压比较高,改性砂浆的韧性得到提升㊂(2)改性砂浆中的聚合物乳液在不同温度下具备不同的力学性能,因此宏观上体现为聚合物乳液改性砂浆的韧性随环境温度的变化而发生改变㊂环境温度的变化会使聚合物从玻璃态到高弹态,再到黏流态,聚合物状态的转变影响其变形能力与断裂能㊂因此环境温度与聚合物玻璃化温度是改性砂浆韧性的重要影响因素㊂2.2㊀耐久性水泥基材料的耐久性一般包括抗渗性㊁抗冻性㊁耐磨性㊁腐蚀性和抗碳化性等,水泥基材料干缩性能也会影响其使用性能,因此在本文中将干缩性能归为耐久性的一种㊂国内外研究者通过多种技术手段从多个方面对改性砂浆的耐久性进行了评价㊂2.2.1㊀干缩性能聚合物乳液具有引气作用,会在水泥砂浆中引入微小气泡,这是早期水泥砂浆孔隙率随乳液掺量增加而增大的原因㊂此时孔隙率上升,密实度降低,干缩率增大㊂但研究者普遍认为聚合物乳液在降低水泥砂浆干缩率方面具有积极效用㊂李建等[32]发现随着丁苯乳液掺量逐渐增加,水泥砂浆流动性增大,有利于内部气泡排除,体积密度增大,引气作用削弱㊂孙科科[33]研究了丁苯乳液改性水泥砂浆含气量与流动性的线性关系,两者相关系数为0.988,具有显著相关性,这进一步佐证了李建等[32]的观点㊂王滌非等[34]认为丁苯乳液掺量在12%(质量分数)时,引气作用微弱,且团状聚合物膜附着在水化产物与水泥颗粒界面上,填充孔隙,有效防止水分进入水泥砂浆内部,减少可能因蒸发而损失的水分,降低了砂浆的干缩率㊂有研究[35]表明,由于前期VAE延缓水化放热,减缓水分挥发速率,普通砂浆的干缩率在前期变化幅度较大,改性砂浆的干缩率2500㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷不仅降低,而且随龄期增加的上升曲线平缓,变化幅度较小㊂此外,还有研究[36]表明,聚合物膜的膜效应能够减少水分蒸发,聚合物膜与水泥浆体形成的交织互穿弹性网络结构还可吸收干缩应力,这些都有助于降低改性砂浆的干缩率㊂加入纤维是进一步减小改性砂浆干缩率的有效方法之一,赵帅等[37]发现,单掺聚丙烯纤维比单掺聚合物乳液更能降低砂浆干缩率,二者复掺可使砂浆最大干缩率下降40.5%,效果显著㊂另有研究[38]表明,在降低干缩率方面,细纤维优于粗纤维,长纤维优于短纤维㊂养护温度对水泥砂浆干缩性能有一定影响㊂一般来说,养护温度提高会加速水泥水化过程,多余自由水的蒸发速率加快,干缩率相应提高,低温养护则会减缓干缩率㊂Beeldens等[39]认为养护温度会影响聚合物膜的结构,当环境温度低于聚合物最低成膜温度时,聚合物只形成零散的不连续的膜碎片,无法形成交织的网络结构,增加了水泥砂浆的干缩率㊂有研究表明在高温养护下,虽然自由水蒸发速率加快,增大了干缩率,但在高温环境下,水泥水化产物钙矾石生成速率加快,体系产生了一定的微膨胀,这与部分干缩值相抵消㊂史琛等[40]发现养护温度在35ħ以上时,水泥砂浆的干缩率降低,其认为这是因为造成微膨胀的钙矾石开始分解,干缩率从起初的升高趋势转为下降㊂水泥砂浆内部毛细孔的湿度与干缩行为密切相关,国内外研究者普遍认为要避免水泥砂浆收缩开裂产生裂纹应提高内部湿度㊂王茹等[41]对比三种不同湿度下丁苯乳液改性水泥砂浆的干缩率,结果表明,试样的干缩率随湿度的增加而降低,其认为若毛细管相对蒸汽压大于外部环境湿度,则呈现失水状态,砂浆内部自由水蒸发速率减慢,砂浆收缩变形减小,干缩率下降㊂钱晓倩等[42]提出用典型孔结构参数的变化来解释湿度对水泥砂浆的影响,当相对湿度从58%上升到81%时,水泥砂浆失水孔半径从2.0nm增大到4.9nm,由于孔半径越大,弯液面引起的表面张力越小,据毛细孔张力理论,表面张力减小会引起收缩减小㊂聚合物乳液对水泥砂浆干缩性能的改善作用可分为以下三个方面:(1)乳液失水成膜,并与水泥水化产物交织形成三维空间网络结构,改善微观结构㊂(2)聚合物膜附着在水泥表面,阻碍水化过程,减少后期因干燥而丧失的水分㊂(3)聚合物膜填充孔隙,增加了整体的密实度,抵抗收缩应变㊂乳液掺量影响砂浆内部密实度,养护温度影响水化反应,养护湿度则影响砂浆内部含水量,各个因素最终都会对水泥砂浆的干缩性能造成影响㊂2.2.2㊀抗渗性与抗冻性抗渗性的研究方法一般包括浸没吸水法㊁毛细吸水法和有压渗透法[43]㊂Peng等[44]采用微焦点X光计算机断层成像技术对EVA和SBR改性水泥砂浆的抗渗水性能进行了原位无损检测,为日后研究者追踪水泥基材料的渗透水提供了新方法㊂研究发现,聚合物乳液大大增强了改性砂浆的抗渗性能,聚合物膜填充了液体迁移的通道,SBR改性砂浆的抗渗效果优于EVA改性砂浆㊂另一方面,有学者[45]通过电化学阻抗谱测得聚合物乳液增加了砂浆的离子迁移阻力,还通过扫描电镜技术观察到更紧密的微观结构㊂研究[46]发现聚合物乳液使砂浆孔结构得到改善,大孔数目减少,开口孔隙率逐渐降低,闭口孔隙率逐渐增加,这都使得离子渗透变得更难㊂抗冻性与水泥砂浆的渗水性息息相关,在砂浆孔隙中的水分冻结成冰后,体积变大,造成孔隙内部压力增大,局部应力集中,导致水泥基材料的膨胀破坏[47]㊂因此防止水分的过度渗入是改善抗冻性的重要方面㊂聚合物乳液改性砂浆低水灰比的特点也有利于减少冰的凝结,有研究明确表明聚合物乳液改性砂浆的抗冻性优于普通砂浆㊂2.2.3㊀耐磨性梅迎军等[48]发现在一定范围内,丁苯乳液改性水泥混凝土的磨损量随聚灰比的增加而下降,复掺钢纤维能进一步提升耐磨性与抗冲击性㊂但过量掺入乳液则会降低抗压强度,增强柔韧性,使抗冲击性和耐磨性下降㊂如前所述,乳液会使改性砂浆的抗压强度下降,而抗压强度越高,耐磨性越好,初期少量乳液可提高抗压强度,因此砂浆的磨损量较小㊂有研究表明在丙烯酸乳液改性砂浆中掺入矿渣和粉煤灰有利于提高耐磨性㊁抗氯离子渗透性和抗碳化性,矿渣的作用效果优于粉煤灰,还有学者提出了外掺料对改性砂浆的磨损强度预测方程㊂2.2.4㊀抗腐蚀性与抗碳化性聚合物乳液改性砂浆的抗酸性腐蚀较普通砂浆略有提升,但效果不明显㊂这可能与水泥砂浆自身呈碱性,氢离子与水化产物发生反应有关㊂虽然聚合物膜有包裹保护水化产物㊁阻止酸碱中和反应的作用,但不㊀第8期石㊀鑫等:水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展2501足以明显改善抗酸性腐蚀的效果㊂在碱性条件下的抗腐蚀性稍好,尹艳平等[49]的研究发现高掺量聚醋酸乙烯乳液改性砂浆在碱性环境下具备良好的抗腐蚀性㊂因此,改性砂浆的抗腐蚀性与其所处腐蚀环境有关,目前研究认为聚合物乳液对砂浆在酸性条件下的抗腐蚀改性效果不够显著㊂水泥砂浆的碳化程度会对其耐久性造成重要影响,碳化后砂浆碱度降低,水泥石结构受到影响㊂有学者[36]通过碳化深度来评价VAE改性砂浆的抗碳化性,随着VAE掺量的增加,碳化深度显著下降,当掺量达到12%(质量分数)后,下降曲线趋于平缓㊂这是因为聚合物膜填充孔隙,增强了砂浆内部密实程度,碳化深度难以增加㊂有研究表明环氧树脂乳液在改善砂浆长期抗碳化性方面效果显著,张璐等[50]则认为密实度的提高主要由于环氧树脂与水泥浆料之间存在一定的网络渗透和耦合作用,有利于C-S-H凝胶和水泥颗粒填充在晶体表面和孔隙中,阻断CO2进入渠道㊂因此,密实度的提高才是聚合物乳液改性砂浆抗碳化性得到改善的关键㊂3㊀聚合物乳液的作用机理3.1㊀聚合物乳液对水泥水化的影响聚合物乳液通常会延缓水化进程,乳液粒子包裹水泥颗粒[51],附着在水泥颗粒表面,吸附层堵塞水化产物的成核位点,抑制水泥水化反应㊂Kong等[52]首次利用激光共聚焦显微镜观测到聚合物在水泥颗粒表面形成的吸附层,并确定了水泥颗粒与表面的静电相互作用是吸附的驱动力,该吸附层呈单分子吸附㊂Kong 等[53]利用in-situ XRD技术定量追踪水泥水化过程中各相的变化,再与传统量热法相结合,研究发现,聚合物粒子表面电性是影响水化过程的重要因素,吸附速率和吸附量高度依赖表面电荷,阴离子乳液比阳离子乳液更能抑制水化反应㊂孔祥明等[54]提出的 有机水泥化学 这一概念,全面地概括了聚合物乳液在水泥颗粒表面的吸附㊁络合及自组装团簇等过程,这对研究者深入探究乳液对水化过程的影响有所帮助㊂孔祥明等[53,55]通过两种带有不同官能团的乳液,使乳液的表面电性不同,验证乳液粒子电性对水化过程的影响㊂但不同乳液具有不同的官能团,官能团会与水化产物发生化学反应,建立离子键或配位键,不同特性的官能团会对水化反应造成不同的影响㊂羟基可与浆体中[SiO4]中的O结合形成氢键,羟基与浆体中的钙离子发生反应,形成配位键㊂羟基还具有优异的亲水性,能够吸附在水泥颗粒表面,填充孔隙[56]㊂羧基首先分解成羧酸根离子(COO-)和氢离子(H+),羧酸根离子又会与砂浆中的阳离子(Na+㊁Ca2+㊁Al3+)形成离子键[57],相当于交织连接形成连续的结构㊂羧基还会通过络合作用使钙离子附着在乳液粒子表面,进而使硅酸根聚集在乳液粒子周围,使水泥表面硅酸根浓度降低,从而降低C-S-H成核速率,加之如前所述阴离子更能抑制水化反应,酯基与Ca(OH)2接触时,溶解的OH-会使酯基水解生成羧酸根离子,羧酸根离子则会继续与阳离子形成离子键㊂无论是聚合物乳液粒子表面电荷导致的物理吸附,包裹水泥颗粒,吸附在表面,还是不同活性基团与水化产物发生化学反应,其本质都是延缓水化反应,从水化放热速率㊁放热量和初终凝时间均证实了这一点㊂近年来,诸多学者都已开始注意到聚合物乳液不同活性基团与水泥内部离子发生反应,形成结构紧密的络合体㊂聚合物乳液延缓水化过程的研究正朝着更深层次开展㊂3.2㊀聚合物乳液对砂浆微观形貌的影响聚合物乳液在失水后形成薄膜,这种薄膜会与水泥水化产物形成相互交织的三维空间网络结构[58]㊂Ohama模型与Konietzko模型均认为聚合物在水泥砂浆内部形成薄膜,薄膜又形成连续的网状结构㊂Zhang 等[59]将苯丙乳液改性水泥砂浆试样放入能够溶解水泥水化产物却不能溶解有机物的酸中,并通过SEM观察到腐蚀后残余下的聚合物膜,对比腐蚀前后的孔洞发现聚合物膜与水泥水化产物相互交织形成三维网状结构,这也证实了Konietzko模型的双重网结构㊂随着认识的深入,B-O-V模型在Ohama模型的基础上被提出,最大的不同是B-O-V模型提出养护条件对成膜过程的影响,干燥环境促进成膜过程[60]㊂Beeldens等[39]对此的理解是干燥养护条件下,水泥水化造成颗粒表面的吸力增加,促进了周围颗粒融合成膜㊂他还认为当养护温度低于最低成膜温度时,聚合物颗粒只作为填料并不会形成连续的膜结构㊂Gretz等[61]在Ohama模型的三个阶段基础上又增加了颗粒破裂融合阶段㊂Felton[62]认为,养护温度若低于聚合物最低成膜温度会影响聚合物颗粒堆积的紧密程度和破裂后的融合,进而影响水泥砂浆的结构㊂Ollitrault-Fichet等[63]观测到。

聚合物改性水泥砂浆的研究进展引言早在90年前聚合物改性砂浆和混凝土的概念就已被提出了，但直到20世纪70年代后此类材料才得到较快发展，正值欧美发达国家在20世纪四五十年代修建的混凝土结构进入修补加固的时期。

从某种程度上说,聚合物在水泥基材料中的应用是伴随着混凝土结构的修补加固而发展起来的.随着近年来我国兴建的混凝土结构进入维修加固期，聚合物改性水泥砂浆在我国的研究应用也有了较快发展.聚合物的掺入可以提高水泥砂浆和混凝土的强度、粘结性能、抗渗透性、耐腐蚀性等，因此聚合物被广泛用于提高建筑材料的性能。

用于修补混凝土结构表面缺陷的聚合物改性水泥砂浆（PMCM），可分为乳液类和胶粉类。

对大量应用于PMCM中的聚合物的调查表明，通过乳液聚合的聚合物应用最为广泛并且能够被接受。

用于聚合物改性水泥砂浆中的常用聚合物乳液主要有丁苯类乳液(SBR）、丙烯酸类乳液（PAE)、环氧类乳液(EE）、氯丁类乳液（CR）、苯丙乳液(SAE)、醋酸乙烯酯－乙烯共聚物乳液（V AE）、支化羟酸乙烯酯乳液(V A－VEOV A）、聚醋酸乙烯酯乳液（PVAC）等。

一、新拌聚合物改性水泥砂浆的性能1、工作性聚合物的种类、掺量对新拌砂浆的工作性影响显著。

有研究发现，不同种类聚合物乳液的减水率都能达到20％以上,减水效果明显，其中SBR的减水效果更优。

即使是同种聚合物，由于聚合物乳液的性质不同，对改性砂浆流动性的影响也不相同。

通常，随着聚灰比(聚合物与水泥的质量比）的增加，乳液改性砂浆的流动性提高，工作性改善。

聚合物乳液的掺入能提高新拌砂浆的工作性，这是因为乳液中的表面活性剂及稳定剂在改性砂浆中引入了较多气泡，砂浆中水泥颗粒的堆积状态得到改善，水泥颗粒的分散效果提高。

乳液的憎水性和胶体特性使新拌改性砂浆具有良好的保水性,从而降低了对其进行长期湿养护的必要.通过在聚合物改性砂浆中掺入纤维素醚、改性无机矿粉可以进一步提高新拌砂浆的保水率。

2、含气量已有研究表明,聚合物乳液改性砂浆的含气量高于空白普通水泥砂浆，这是因为掺入的聚合物乳液中的表面活性剂和稳定剂在新拌砂浆中引入了较多气泡.适当的引气有助于改善新拌水泥砂浆的流动性，提高其抗渗性和抗冻融性，但过量的气泡则会降低砂浆的强度。

环境友好型聚合物水泥砂浆基复合材料研究进展左艳梅【摘要】Polymer-modified cement-based composite materials are prepared by mixing polymer into the process of cement.In order to improve the performance,we can incorporate the polymer into cement-based materials.For one thing,people pay attention to environment and ecology protection,green and energy-saving building materials,so the low environmental impact building materials has become the mainstream of social development.For another,the material surface protective layer cracking due to shrinkage or surface protection dense mortar,bring about inade quate water and poor durability.This paper on the basis of the above two aspects,the studies of domestic and polymer modified cement mortar matrix composites were reviewed,and methods for preparing polymer-modified cement mortar matrix composites and the disadvantages were described.Proposed core-shell structure of polymer mortar and ecological complex is the direction of future development.%聚合物改性水泥基复合材料是在水泥拌合过程中掺人聚合物形成的水泥基复合材料,聚合物的掺人赋予水泥基材料较好的工作性能.一方面随着人们对环境保护和生态、绿色、节能建材得到重视,发展低环境负荷型建筑材料己成为当今社会发展的主流.另一方面,由于材料表面保护层收缩引起的开裂或者表面保护致密性不足,导致了砂浆耐水、耐久性能差.本文主要在以上两方面基础上就国内外聚合物改性水泥砂浆基复合材料研究情况进行综述,介绍了聚合物改性水泥砂浆基复合材料的方法、存在不足及研究进展.提出核壳结构的聚合物与生态砂浆复合是今后发展的方向.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2017(046)003【总页数】6页(P108-113)【关键词】聚合物;水泥砂浆;改性;环境友好【作者】左艳梅【作者单位】扬州工业职业技术学院化学工程学院,江苏扬州225127【正文语种】中文【中图分类】TQ331.4;TU528.41水泥砂浆基材料以原料丰富、价格低廉、生产工艺简单，较高的抗压强度以及强度等级范围广等优点，成为最主要的建筑材料之一，目前改变混凝土的砂率[1]和集料级配以及在水泥基材料中掺入矿物掺合料[2-3]、化学外加剂(如有机物减水剂)[4]等方法实现水泥基材料高性能化。

3国家“973”重点基础研究发展规划资助项目(项目编号2001CB610703)　权刘权:男,1982年生,硕士研究生　E 2mail :liuquan163@ 李东旭:通讯作者　E 2mail :dongxuli @聚合物砂浆的研究进展3权刘权,李东旭(南京工业大学材料科学与工程学院,南京210009) 摘要 综合介绍了国内外聚合物砂浆的发展现状、分类与性质。

与普通砂浆相比,聚合物砂浆具有许多优良的性能,因此研究和发展聚合物砂浆具有现实意义。

探讨了聚合物砂浆的作用机理以及应用,介绍了聚合物砂浆在应用中存在的问题,并据此对聚合物砂浆的应用进行了展望。

关键词 聚合物砂浆　改性机理　种类The Development of Polymer Modif ied MortarQUAN Liuquan ,L I Dongxu(College of Materials Science &Engineering ,Nanjing University of Technology ,Nanjing 210009)Abstract The current status of domestic and international polymer modified mortars is introduced.The classi 2fication and properties of polymer modified mortar are also introduced.In comparison with ordinary cement mortar ,polymer modified mortar has lots of advantages so that polymer modified mortar should be f urther studied and devel 2oped.The function mechanism and applications of polymer modified mortar are discussed.The problems and f uture ap 2plication of polymer modified mortar are pointed out.K ey w ords polymer modified mortar ,mechanism of modification ,classification1　聚合物砂浆的发展与意义1.1　聚合物砂浆的发展与现状随着高分子材料科学的发展和对材料结构与性能关系的深入认识,越来越多的聚合物被应用于其它各行各业,促进了其它行业的发展。

聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究张金喜1,金珊珊1,张　江1,2,王德志3(11北京工业大学交通工程重点实验室,北京　100124;21首都公路发展集团公司,北京　100087;31秦皇岛市交通局,河北秦皇岛　066000)摘　要:为开发高性能的表面修补材料,选用2种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性,并对聚合物乳液改性水泥砂浆进行了室内抗压强度、抗折强度、黏结抗折强度、吸水率和孔结构分析等试验.结果表明,聚合物乳液的使用明显提高了砂浆与原混凝土的黏结抗折强度、降低了砂浆的吸水率,改善了砂浆的孔结构分布形态.关键词:聚合物;强度;吸水率;孔尺寸中图分类号:TU 528141文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2009)08-1062-07收稿日期:2008203218.基金项目:人事部留学人员科技活动项目择优资助项目;河北省交通厅科技计划资助项目(Y-070112).作者简介:张金喜(1965—),男,河北保定人,教授. 由于早期在进行混凝土结构设计时过于注重利用其强度高、刚度大的特点,忽略了混凝土材料和结构耐久性方面的问题,导致某些混凝土设施,尤其是桥梁、道路这类工作环境较为恶劣的混凝土结构出现过早劣化现象[123],极大地影响了混凝土结构的正常使用,目前,最有效的方法就是将原表面已老化的混凝土去除,再涂抹新拌砂浆.该方法的有效性受修补材料本身的内在性能和与原结构混凝土的匹配性2个方面的影响.为开发高性能的表面修补材料,本文选用2种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性,并针对聚合物乳液改性水泥砂浆的力学强度、渗透性、微观特性及与原混凝土的黏结性能等方面进行研究.1　试验材料及配合比111　材料选取 水泥采用北京兴发水泥有限公司生产的4215#基准水泥;砂为厦门艾思欧标准砂有限公司生产的ISO 标准砂;减水剂采用北京建筑工程研究院研制的萘系减水剂,减水率为18%;聚合物选择安徽生产的二甲基羟基硅油乳液(简称硅油乳液)和齐鲁石化生产的丁苯乳液作为对比材料,前者固体含量为70%,p H 值为6～8,后者固体含量为48%,p H 值为7～9;丁苯乳液稳定性良好,选用磷酸三丁酯为其消泡剂,选用非离子型的硅油为其稳定剂,2种试剂均为无色透明油状;硅油乳液稳定性很好,不需要其他助剂.为进一步提高聚合物乳液改性砂浆的性能,改善其内部结构,试验中还使用了磨细高炉矿渣粉(GG BS )和硅灰2种掺合料,其中磨细高炉矿渣粉(GG BS )为由首钢生产,密度为219g/cm 3;硅灰密度为211g/cm 3.112　配合比设计以砂浆的流动度P k =150±10mm 为控制指标,固定水泥和砂的质量比(简称灰砂比)C/S =1/3,同时调整聚合物乳液与水泥的质量比(简称聚灰比,包含水的聚合物乳液与水泥的比,而非纯聚合物与水泥的比)P/C 分别为5%、10%、15%、20%、25%,名义水灰比(简称水灰比)W/C =015,水包括实际加入的水和聚合物乳液所含有的水2部分,GG BS 的比例为取代水泥用量的30%[4-5],硅灰的掺量为GG BS 的5%.养护方式分为标准养护(简称标养)和干养2种,其中干养是指试件成型后在标准养护间放置24h ,脱模后在室温为20℃～25℃的室内养护,相对湿度控制在30%.试验所采用的具体配合比和养护方式如表1所示.除普通砂浆和掺入掺和料的砂浆外,其他类型的砂浆均使用了减水剂为水泥质量的1%.第35卷第8期2009年8月北京工业大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.35No.8Aug.2009表1　试验配合比T able 1　Mix proportion for test 砂浆类型编号聚灰质量比P/C 水灰质量比W/C 普通0-X—0150-F—015B-5-X01050139B-10-X 01100137丁苯乳液改性B-15-X 01150135B-15-F 01150135B-20-X 01200132G-0-X —015掺入掺合料G-5-X —015G-5-F—015砂浆类型编号聚灰质量比P/C 水灰质量比W/C S-5-X 01050140S-10-X 01100139硅油乳液改性S-15-X 01150137S-15-F 01150137S-20-X 01200136S-25-X 01250135掺入掺合料的SG-0-X 01150137硅油乳液改性SG-5-X 01150137SG-5-F 01150137 注:编号中S 和B 后的数字为聚合物乳液的百分比掺量;G 和SG 后的数字代表硅灰相对GG BS 的掺量;编号末尾的X 代表标养,F 代表干养.图1　抗折强度、抗压强度随聚灰比的变化关系Fig.1　Relationship between flexural strength or compressive strength and polymer 2cement ratio2　力学性能试验211　抗折强度试验和抗压强度试验 抗折和抗压强度试验按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程J TG E30—2005》中规定的方法进行.图1为抗折强度和抗压强度随聚灰比的变化关系图,与普通砂浆相比,经硅油乳液和丁苯乳液改性后的水泥砂浆,其抗折强度和抗压强度均略有下降.随着聚合物乳液掺量的增加,改性砂浆的抗折强度和抗压强度均先增大后减小,峰值对应的掺量均为15%左右.这表明聚合物乳液的成膜作用对水泥砂浆的改3601　第8期张金喜,等:聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究善还不是很理想,尤其在掺量很少或者掺量过高时.图2为掺入GG BS 和硅灰的砂浆的抗折强度和抗压强度.抗折强度和抗压强度的变化趋势基本相同.比较0-X 、G-0-X 和G-5-X 三组数据可得,GG BS 的掺入(G-0-X )使强度略有下降,当掺入硅灰后(G -5-X )强度有所增加,可与普通砂浆强度持平.掺合料对于硅油乳液改性砂浆(SG-0-X 和SG-5-X )也有同样的作用效果,这说明硅灰有利于砂浆强度的提高.图2　掺入GG BS 和硅灰的砂浆的强度Fig.2　The strength of mortar with GG BS and silica fume图3所示为干养条件下各类砂浆的抗折强度和抗压强度.同为普通砂浆,干养条件下砂浆的强度(0-F )明显低于标养条件下的砂浆(0-X );而同为干养条件,改性砂浆的抗折强度和抗压强度普遍高于普通砂浆,且随着龄期的增长这种优势越趋明显,与文献[6]的试验结果吻合.其中以掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆的强度最高,这表明聚合物乳液和掺合料的使用有助于改善不利养护条件下水泥砂浆的力学性能.图3　干养条件下普通砂浆及改性砂浆的强度Fig.3　The strength of ordinary mortar and modified mortar under dry cure212　黏结抗折强度试验对于承受弯拉应力的混凝土结构的修补,在新老材料共同受力的过程中,其黏结界面的抗折强度起着重要的作用,而且新老材料黏结面的其他力学性能,如抗拉强度,抗剪强度也间接与抗折强度有关[7].本研究采用黏结抗折强度试验结果来表征新老砂浆间的黏结性能.黏结抗折强度试验聚合物乳液掺量取15%,硅灰的掺量取5%.即对表1中编号为0-X 、S-15-X 、B-15-X 、G-5-X 和SG-5-X 的5组材料进行黏结抗折强度试验.21211　试验方法及试件的制备黏结抗折强度试验采用文献[8]方法:将尺寸为4cm ×4cm ×16cm 的普通砂浆试件标养28d 后,使用切割机从正中间(8cm 处)将试件切成两半,然后在断面另一侧浇注新拌的普通砂浆或改性砂浆,制成新老砂浆的黏结试件,如图4所示.将试件养护7d 和28d 后测定其抗折强度,用于描述改性水泥砂浆与普通砂浆的黏结性能.4601北　京　工　业　大　学　学　报2009年21212　试验结果分析黏结抗折强度的试验结果如图5所示,聚合物乳液能有效提高改性砂浆的黏结抗折强度,提高幅度为20%～50%,且硅油乳液改性砂浆的黏结抗折强度显著高于丁苯乳液改性砂浆;掺入GG BS 和硅灰的砂浆的黏结抗折强度与普通砂浆的几乎相同,这说明掺合料对砂浆的黏结抗折强度影响甚微;将修补材料的黏结抗折强度与其抗折强度作比,硅油乳液改性砂浆的黏结抗折强度能够达到其自身抗折强度的47%～60%,丁苯乳液改性砂浆可达到39%～51%.图4　黏结抗折强度测定方法示意Fig.4　Sketch of test method of adhesive bending strength　图5　各组砂浆的黏结抗折强度Fig.5　Adhesive bending strength of each kind of mortar　3　吸水率试验吸水率试验聚合物乳液的掺量取15%,硅灰的掺量取5%,即对表1中编号为0-X 、S-15-X 、B -15-X 、G-5-X 和SG-5-X 的5组材料进行吸水率试验.311　试验方法及试件的制备本文采用文献[9]中的试验方法,选用尺寸为4cm ×4cm ×16cm 的水泥砂浆试件的吸水率试验为代用试验评价聚合物改性水泥砂浆的抗渗性能.首先,将试件标养28d 后放入烘箱中,35℃烘干24h ,75℃烘干24h ,105℃烘干48h ,接着将试件继续放在烘箱内降温干燥至常温,然后用保鲜膜和胶带将试件严格密封,在试件一端刻出315cm ×315cm 的正方形作为渗水口,用玻璃胶密封渗水口边缘.待玻璃胶硬化后将渗水口朝下直立放入水槽内,水槽内液面保持1cm 深度.浸水时间到期以后,取出试件,拆去密封层,擦干表面.把试件从浸水面开始按长度方向分为16等份,每份1cm.用利器把每份敲下,称重并记数.然后把试样在105℃下烘3d ,再次称重并记数.最后计算试件各个高度处的含水量.吸水率试验方法如图6所示.312　试验结果分析图7所示为28d 时各类砂浆的吸水率试验结果.普通砂浆、丁苯乳液改性砂浆及掺入GG BS 和硅灰的砂浆的含水量从浸水面至某一高度范围内较高且基本保持不变,这说明此高度内含水量已经达到饱和,3类砂浆的饱和含水量为7%～9%.然而,3类砂浆的饱水高度不同,高度越高说明吸水速率越快.吸水速率由快至慢依次为普通砂浆、丁基乳液改性砂浆和掺入掺合料的砂浆.与上述3类砂浆不同,硅油乳液改性砂浆和掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆并未饱和,这说明硅油乳液能够延缓水在砂浆中的渗透作用,可有效提高水泥砂浆的耐久性.掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆比较特殊,虽然含水量不高,但水能够在短期渗透至试件内较高的位置(10～12cm ),且在此范围内基本保持不变.产生这种现象的原因可能是由于其内部存在一定数量的连通孔隙通道,但是总可用孔隙的数量并不高.5601　第8期张金喜,等:聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究图6　吸水率试验示意Fig.6　Sketch of absorption test　图7　浸水28d 时不同高度处的含水量Fig.7　Water content of different hieght at 28d　4　孔结构分析试验孔结构按照孔径的大小混凝土中的孔可分为4类:凝胶孔(<10nm )、过渡孔(10～100nm )、毛细孔(100～1000nm )和大孔(>1000nm )[10211],其中大孔主要影响混凝土的强度,毛细孔和过渡孔主要影响混凝土的渗透性,对强度也有一定影响,凝胶孔则主要影响混凝土的收缩和蠕变性能.本试验聚合物乳液掺量取15%,硅灰的掺量取5%,对表1中编号为0-X 、S-15-X 、B -15-X 、G-5-X 、SG-5-X 、0-F 、S-15-F 、B-15-F 、G-5-F 和SG-5-F 的10组材料进行孔结构分析试验.411　试验方法本研究采用美国麦克公司生产的Micromeritic AutoPore Ⅳ9510型全自动压汞测孔仪测定砂浆的孔结构,测定孔直径范围为3～360000nm ,主要包括过渡孔、毛细孔和大孔,这是能影响砂浆和混凝土强度与渗透性的主要孔结构.412　试验结果分析1)将标养条件下各组砂浆龄期为28d 时的孔级配曲线绘制如图8所示.比较其中0-X 、S-15-X 和B -15-X 3组砂浆的孔级配曲线可见,均存在一个级配峰值,该峰值出现在10～100nm ,与普通砂浆相比,聚合物改性砂浆的孔级配峰值向孔径减小的方向移动,说明聚合物乳液的掺入细化了水泥砂浆的孔隙.从孔级配曲线的总体形态来看,聚合物乳液的掺入主要改变了10～1000nm 的孔结构,又根据Ollitrault 2Fichet [12]等通过实验研究得出的聚合物对水泥浆体中5nm 以下的孔几乎没有影响,以上综合说明聚合物乳液作用于水泥浆体时影响的主要是过渡孔与毛细孔,即主要对强度和渗透性起影响作用.力学试验和吸水率试验的结果在这里得到了验证.2)比较图8(a )中0-X 和G-5-X 两组砂浆的孔级配曲线可见,曲线峰值位置虽几乎相同,但掺加掺合料的砂浆的孔级配峰值明显小于普通砂浆,从曲线整体形态来看,掺合料的掺入主要改变了1000nm 以下的孔结构,减少了毛细孔的数量,增加了凝胶孔的数量,这是因为掺合料的掺入促进了水泥水化反应的发生,使水化产物含量增加,填充了毛细孔隙,从而凝胶孔数量增多.SG-5-X 在硅油乳液和掺合料的共同作用下,孔结构得到进一步改善,表现为总孔隙量较小,毛细孔数量少,砂浆中的孔隙主要为过渡孔和凝胶孔.3)图8(b )为干养条件下各类砂浆的孔级配曲线.比较0-X 和0-F 两组砂浆的孔级配曲线可知,0-F 的峰值位置明显向孔径增大的方向移动,毛细孔和大孔在砂浆内占较大比例,由此可见不利的养护条件将导致普通砂浆内部孔结构劣化,强度因此降低,这与力学试验得出的结论吻合.掺入聚合物乳液和掺合料的砂浆的孔级配并未出现类似的情况,与标养条件下砂浆的孔级配曲线相比,曲线形态相同,峰值仍保持在10～100nm ,这说明改性砂浆在不利的养护条件下仍能得到较好的内部孔结构.6601北　京　工　业　大　学　学　报2009年图8　不同条件下各类砂浆龄期为28d 时的孔级配曲线Fig.8　Pore size distribution of each kind of mortar at 28d under standard cure5　结论1)与普通砂浆相比,聚合物改性砂浆的抗折强度和抗压强度均略有下降,随着聚合物乳液掺量的增加强度先增大后减小,最佳掺量为15%左右;2)聚合物乳液和掺合料的掺入使砂浆在不利的养护条件下亦能获得较好的内部孔结构和较高的力学强度,这表明改性砂浆比普通砂浆更适合于条件复杂的现场施工;3)聚合物乳液的掺入能有效地提高改性砂浆的黏结抗折强度,提高幅度为20%～50%,且硅油乳液改性砂浆的黏结抗折强度显著高于丁苯乳液改性砂浆;而掺合料对砂浆的黏结抗折强度影响甚微;4)硅油乳液改性砂浆和掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆的吸水率最低,在试验期内未出现饱水现象,而其他3种砂浆均不同程度的饱水,吸水率由低至高的排列顺序为:掺入掺合料的砂浆、丁苯乳液改性砂浆和普通砂浆;5)聚合物乳液和掺合料均具有细化水泥砂浆孔隙的作用,但二者对孔隙的影响范围不同,聚合物乳液主要改变10～1000nm 范围内的孔结构,表现为减少毛细孔数量,增加过渡孔数量;而掺合料主要改变1000nm 以下的孔结构,表现为毛细孔数量减少,凝胶孔数量显著增加.参考文献:[1]王德志,张金喜,张建华.沿海公路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀的调研与分析[J ].北京工业大学学报,2006,32(2):1872192.WAN G De 2zhi ,ZHAN G Jin 2xi ,ZHAN G Jian 2hua.Investigation on chloride 2induced corrosion in reinforced concrete bridge along seaside highway[J ].Journal of Beijing University of Technology ,2006,32(2):1872192.(in Chinese )[2]覃维祖.混凝土结构耐久性的整体论[J ].建筑技术,2003,34(1):19222.Q IN Wei 2zu.Holistic view of durability of conerete structures [J ].Architecture Technology ,2003,34(1):19222.(in Chinese )[3]魏华.混凝土结构耐久性评估与质量控制基础研究[D ].郑州:郑州大学,2004:122.WEI Hua.Furdamental research on durability assessment and quality control of concrete structure [D ].Zhengzhou :Zhengzhou University ,2004:122.(in Chinese )[4]郑克仁,孙伟,贾艳涛,等.矿渣掺量对高水胶比水泥净浆水化产物及孔结构的影响[J ].硅酸盐学报,2005,33(4):5202524.ZHEN G K e 2ren ,SUN Wei ,J IA Y an 2tao ,et al.E ffects of slag dosage on hydration products and pore structure of cement paste at high water to binder ratio[J ].Journal of the Chinese Ceramic S ociety ,2005,33(4):5202524.(in Chinese )[5]刘轶翔,邓德华,元强,等.矿渣掺量和水胶比对水泥砂浆强度及流动度的影响[J ].粉煤灰综合利用,2005(1):35236.L IU Y i 2xiang ,DEN G De 2hua ,YUAN Qiang ,et al.E ffect of slag content and water to binder ratio on strength and flowability of cement mortar[J ].Fly Ash Comprehensive Utilization ,2005(1):35236.(in Chinese )7601　第8期张金喜,等:聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究8601北　京　工　业　大　学　学　报2009年[6]罗立峰,钟鸣,黄成造.钢纤维增强聚合物改性混凝土桥面铺装技术[M].广州:华南理工大学出版社,2004:49250.[7]赵志方,赵国藩,黄承逵.新老混凝土粘结抗折性能研究[J].土木工程学报,2000,33(2):67272.ZHAO Zhi2fang,ZHAO Guo2fan,HUAN G Cheng2kui.Research on adhesive bending behavior of young on old concrete[J].China Civil Engineering Journal,2000,33(2):67272.(in Chinese)[8]黄从运,张明飞,曾俊杰,等.聚合物乳液改性硫铝酸盐水泥修补砂浆的试验研究[J].化学建材,2006,22(5):34236.HUAN G Cong2yun,ZHAN G Ming2fei,ZEN G J un2jie,et al.Experiment study of polymer latex modified sulphoaluminate cement mortar for repair[J].Chemical Material for Construction,2006,22(5):34236.(in Chinese)[9]ZHAN GJin2xi,FUJ IWARA T.Resistance to frost damage of concrete with various mix proportions under salty condition[C]∥Frost Resistance of Concrete/From Nano2Structure and Pore S olution to Macroscopic Behavior and Testing.EssenG ermany:RIL EM,2002:3672374.[10]郭剑飞.混凝土孔结构与强度关系理论研究[D].杭州:浙江大学建筑工程学院,2006:327.GUO Jian2fei.The theoretical research of the pore structure and strength of concrete[D].Hangzhou:College of Civil Engineering&Architecture,2006:327.(in Chinese)[11]申爱琴.水泥与水泥混凝土[M].北京:人民交通出版社,2000:932103.[12]OLL ITRAUL T2FICHET R,G AU THIER C,CLAMEN G,et al.Micro2structural aspects in polymer2modified cement[J].Cement and Concrete Research,1998,28(12):168721693.Study on B asic Characteristics of PolymerLatex Modif ied Cement MortarZHAN G Jin2xi1,J IN Shan2shan1,ZHAN G Jiang1,2,WAN G De2zhi3(11K ey Laboratory of Traffic Engineering,Beijing University of Technology,Beijing,100124,China;21Capital Highway Development Group Corporation,Beijing,100087,China;31Qinhuangdao Transportation Bureau,Qinhuangdao,Hebei,066600,China)Abstract:Maintenance of concrete structure has become a hot topic at present.In order to develop high performance materials for repair of concrete structure,two species of polymer latex were selected to modify cement mortar.Experiments of compressive strength,flexural strength,adhesive bending strength, absorption,and pore structure analysis were executed on polymer latex modified cement mortar.The test results in lab showed that with the additive of polymer latex,the adhesive bending strength between mortar and old concrete was enhanced,the water absorption coefficients of mortar decreased,and pore structure of mortar was improved.K ey w ords:polymers;strength of materials;absorption coefficients;pore size(责任编辑　张士瑛)。

关于聚合物改性水泥砂浆性能研究作者：李鑫来源：《中国科技博览》2013年第31期[摘要]本文主要从现如今许多在役混凝土构建物老化、病害的现象对其进行原因分析，同时通过了解其构成的后果等方面来阐述聚合物改性水泥砂浆性能的重要性，归纳了聚合物砂浆的种类，并对国内外对聚合物改性水泥砂浆性能的现状进行了分析，同时提出今后聚合物改性水泥砂浆性能需进一步研究的一些问题。

[关键词]聚合物改性水泥砂浆研究现状中图分类号：O632 文献标识码：O 文章编号：1009―914X（2013）31―0586―01聚合物改性水泥砂浆，顾名思义，就是将聚合物加入到水泥砂浆中改变其性能，随着人们对聚合物的不断认识，通过聚合物来改性水泥砂浆性能已成为世界各国许多专家主要研究的课题之一。

一、对聚合物改性水泥砂浆性能研究的重要性随着经济的发展以及人们认识的提高，水泥砂浆作为一种重要的建筑材料，在道路、桥梁、停车场等方面都有着广泛的应用，给人们的生活也带来了非常重要的意义，然而，普通的水泥砂浆因其抗弯拉强度低、耐腐蚀性能差、粘结性能较差、脆性大等缺点，同时也因以前的设计不合理、施工不当、运营及养护不得法，以及冰冻灾害、老化等自然原因，急待进行恢复加固，产生了不少隐患，给人们的生活带来了不便。

普通水工水泥砂浆构建物老化、病害的现象主要由以下三个方面：裂缝、渗漏、剥蚀，造成这些现象的原因是多方面的，这就要求我们需要通过努力来提高水泥砂浆的性能，有效地发挥其作用。

水泥砂浆裂缝主要因周围环境的影响而出现，承受力大、温度过高、干缩、地基变形等都会引起裂缝，同时水泥砂浆的质量差也会造成裂缝现象的产生。

裂缝是水泥砂浆建筑物最为常见且很普遍问题，建筑物有裂缝，不仅影响了其整体性，同时对其稳定性、观赏性也有非常大的影响，譬如闸坝存在裂缝，不仅仅会造成渗水这一简单的问题，同时还会对周边的人民生命和财产构成威胁，危害极大。

渗漏主要是因裂缝、密实性差等原因引起的，裂缝可使混凝土产生溶蚀性破坏，同时会加快其他病害的发生，通过渗漏，侵蚀由水泥砂浆的外部向内发展，使破坏深度和广度加大，特别是在寒冷的冬季，渗漏积攒的水分会加大水泥砂浆的冰融破坏，对于人们常见的钢筋混凝土，渗漏也会对其内部的钢件构成侵蚀，加速损坏。