聚合物改性水泥砂浆的防水机理研究外文翻译资料

 2022-07-08 03:07

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聚合物改性水泥砂浆的防水机理研究

作者介绍：

王茹

同济大学材料科学与工程学院教授，先进土木工程材料教育部重点实验室，中国上海

马道勋

同济大学材料科学与工程学院硕士生，先进土木工程材料教育部重点实验室，中国上海

王培明

同济大学材料科学与工程学院教授，先进土木工程材料教育部重点实验室，中国上海

王高永

同济大学材料科学与工程学院硕士生，先进土木工程材料教育部重点实验室，中国上海

文章信息：2014.09.10收稿；2014.11.25修订； 2015.01.13接受；2015.03.06在线发表

摘要：

为了阐明聚合物对水泥砂浆防水性能的影响机理，研究了三种聚合物对水泥砂浆的毛细吸水率，抗渗性，孔隙率和开裂的影响。分析了孔隙率与防水性能的关系，探索了聚合物改性砂浆的防水机理。结果表明，所有三种聚合物表征于毛细水吸收性和抗渗性，都具有不同程度的防水性能。 随着聚合物用量的增加，开裂的加权值下降，开孔率下降。随着开孔率增加，水进入砂浆的渗透深度和毛细水吸收率分别呈线性和指数增长。发现这些聚合物改善了孔隙结构并使孔隙率gt; 50nm，从而削弱了孔隙率对砂浆防水性能的负面影响。

符号：

A 烘干样品在空气中的质量（g）

Ai 对应于不同的裂缝宽度的加权值

B 浸泡后空气中表干样品的质量（g）

C 浸泡和煮沸后空气中表面干燥样品的质量（g）

D 浸泡和煮沸后样品在水中的表观质量（g）

g1 干容重（g / cm3）

g2 表观密度（g / cm3）

g3 绝对密度（g / cm3）

Li 对应于不同的裂缝宽度的裂纹长度

mc 水泥的质量

mp 聚合物的质量

mw 水的质量

W 开裂的加权值

rho; 水的密度

引文：

与普通水泥砂浆相比，聚合物改性水泥砂浆显示出许多改进的性能，例如较低的吸水性，较高的拉伸强度和弯曲强度，增强的抗冻融性和增加的不渗透性。特别是聚合物改性水泥砂浆作为防水材料具有非常好的应用潜力（Labiadh和Ouezdou，2009；Leo，1995; 徐和王，2010；张等人，2009）。

目前已有多种聚合物被用来改善水泥砂浆的防水性能。赵等人（2011年）将乙烯乙酸乙烯酯或叔碳酸再分散性粉末的乙酸乙烯酯 - 乙烯基酯、尾矿、石英砂、添加剂和生态水泥混合后，得到转变为环保型聚合物改性防水砂浆，发现其抗渗强度高，耐水性好。方和曲 （2010年） 用波兰特水泥，硫铝酸盐水泥和硬石膏作为胶凝材料制备聚合物改性的防水砂浆。他们发现，这种防水砂浆，加入丁苯橡胶乳胶后，表现出高强度，低收缩率，以及优异的耐水性和低温性能。董等人（2002年）发现适量添加聚丙烯酸酯可以提高聚合物改性水泥基防水涂料的拉伸性能、低温柔韧性、吸水性和应用范围。Schulze和Killermann（2001年）发现乙酸乙烯酯-乙烯共聚物，苯乙烯-丙烯酸类或乙烯-氯乙烯-月桂酸乙烯酯在水泥砂浆中表现出强烈的疏水作用，并且在10年内显示出稳定的机械性能。 水溶性聚合物纤维素醚对水泥基材料中的水分输运具有很强的影响，从而导致有更高的保水性，较低的毛细管吸水率和液体透水性（Pourchez等，2010年）。聚合物改性砂浆的不渗透性也可能受到其他添加剂的影响，如减水剂（高，2010年；潘等 2005年），无机添加物沸（薛等，2011年）和高炉矿渣（王等人，2001年）。聚合物水泥复合材料也可以用作防水膜（冢越和田中，2012年）。

研究人员试图找出为什么聚合物可以提高水泥砂浆的防水性能，并确定相关的影响因素。Ramli和Tabassi（2012年）发现了吸水率和渗透率之间的关系：吸水率随渗透率的增加而增加，因为两者都受到水泥浆的孔结构的影响。对照糊剂可显示出氧气渗透性和总孔隙度之间的高相关系数，但是聚合物改性糊剂的线性相关性不好。Ramli等人（2013年） 提到，聚合物改性砂浆的孔隙率与未改性砂浆相当，未改性砂浆的最大平均连续孔径大于聚合物改性砂浆的最大平均连续孔径。他们发现吸水率与总孔隙度无关，但与最大连续孔径有很好的相关性。张等人（2007年）提到，可再分散聚合物粉末可以提高水泥砂浆的抗裂性和抗渗性。孔等人（2013）发现添加三乙醇胺可导致硬化的水泥浆体的孔隙结构和孔隙度的变化。

无论防水性能如何突出，孔隙和裂缝的存在仍然是聚合物改性砂浆中的两个不可避免的问题。一般来说，气孔和裂缝会导致防水性能下降。然而，聚合物改性砂浆的裂缝/孔隙结构与防水性能之间的相互关系以及裂缝和孔隙结构对防水原理的影响在文献中未被广泛讨论。

本文报道了不同聚合物对水泥砂浆防水性能的影响以及不同聚合物对砂浆开裂和孔隙结构的影响。讨论了裂缝和孔隙结构对砂浆防水的影响，为聚合物改性砂浆的防水机理分析和新型砂浆的开发提供了依据。

实验细节：

材料和混合设计

根据中国标准GB175-2007，使用的水泥是PII 52.5波特兰水泥。 根据ISO 679：1989，所用骨料为标准砂，用自来水进行混合。所用聚合物：苯乙烯-丁二烯橡胶（SBR）分散体、苯乙烯-丙烯酸酯（SAE）分散体和SAE粉末的基本参数详见表1和2。

平均颗粒尺寸：mu;m

最低成膜温度：℃

PH值

粘度：mPa.s

玻璃化转变温度：℃

固含量（按质量）：％

SBR分散体

0.24

18

7.8-10.0

35-150

13

51plusmn;1

SAE分散体

0.25

0

6.5-7.0

500-1500

-20

55plusmn;2

表1. SBR和SAE分散体的基本参数

堆积密度：kg / l

PH值

最低成膜温度：℃

灰分：%

0.35-0.55

7.5-9.5

0

9.5plusmn;1.25

表2. SAE粉末的基本参数

水泥和砂的质量比为1：3。将聚合物（分散体或粉末的固体部分）和水泥分别以0%，1%，3%，5%，8%，10%，12%，15%，18%和20%的聚灰比（按质量计，mp/mc）进行混合。 砂浆的水灰比（mw/mc）通过将流量表值固定在170plusmn;5mm来确定，详见表3。

mp/mc：%

mw/mc

SBR分散体

SAE分散体

SAE粉末

0

1

3

5

8

10

12

15

18

20

0.485

0.473

0.415

0.375

0.336

0.319

0.294

0.280

0.271

0.252

0.485

0.486

0.592

0.573

0.51

0.473

0.404

0.345

0.318

0.310

0.485

0.445

0.415

0.400

0.387

0.380

0.375

0.371

0.370

0.369

表3. 流量为170plusmn;5mm的砂浆的水灰比

砂浆的生产和固化

砂浆试样按照中国标准GB/T17671-1999进行成型。对于分散改性砂浆，首先将分散体与水混合，然后加入水泥。对于粉末改性砂浆，首先将粉末与水泥混合，然后将混合物加入水中。混合后，将新鲜的砂浆填入其中。

尺寸为40times;40times;160 mm的模具用于毛细水吸收，孔隙率和孔径分布测试

截锥模具（上部直径70mm，底部直径80mm，高度30mm）进行不渗透性试验

圆筒模具包括两个高度为140 mm的环（内环的外径为304 mm，外环的内径为374 mm），用于裂纹测试

砂浆标本在制备24小时后脱模，并在20℃的水中浸泡6天。然后在23℃的和60％的相对湿度下固化21天。

测试方法

流动度

按照中国标准GB/T2419-2005测定新鲜砂浆的流动度：锥形金属环在冲击台上填充新鲜水泥砂浆; 在提起环之后，混合物在25秒内完成25次跳动。获得的最终直径是该水泥砂浆的流动度。

毛细吸水率

根据德国标准DIN52617测试毛细吸水率。 在测试之前，将砂浆样品在60℃环境下干燥2天。在将样品的上表面浸入水中之前，将四个侧表面用环氧树脂密封。根据不同时间内所吸收的水，计算毛细吸水率。

抗渗透性

根据中国标准GB23440-2009测试抗渗透性。将所有样品的上表面和下表面分开后，测试其渗透性。将试样置于0.2MPa的水压下并保持2小时。 然后以0.1MPa / h的速率增加水压。如果六个样本中一半的端面出现泄漏，停止测试并记录水压。当水压达到1.5MPa时后，在保持该压力1小时后试样未渗透，停止水压。为了评估渗透性的细节，对试样进行破裂并测量水进入砂浆的渗透深度。

孔隙率

根据ASTM C 642-06测试孔隙率。 按照这个标准，四个质量测量如下。

样品在烘箱中在100-110℃的温度下干燥不少于24小时，并测量它们的质量（A）。

试样浸入大约21℃的水中不少于48小时。 然后测量它们的质量（B）。

将样本放入合适的容器中，用自来水覆盖并煮沸5小时。记录这个阶段的质量（C）。

浸泡和煮沸后，试样的质量测量为D。

使用这些质量值，执行以下计算。

1.体积密度，干

2.表观密度

3.开孔率（%）

4.全孔隙度（%）

其中g3是通过研磨干燥试样然后使用液体置换法测试而得绝对密度，rho;为水密度（= 1g / cm3）。

孔径分布

使用水银注入设备在0-445MPa的压力范围和130°的水银接触角下测量孔径分布。 在测试之前，将样本在乙醇中浸泡3天（乙醇每天更换），然后将它们在40℃的真空烘箱中干燥至恒重。测量可直接

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