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聚合物砂漿的應(yīng)用

      在１９９２年中國(guó)就有學(xué)者成功研制了抗?jié)B性和耐腐蝕性均較好的聚合物砂漿，并采用噴射的方法將其應(yīng)用于水罐內(nèi)壁中。聚合物防腐砂漿與界面具有較強(qiáng)的粘結(jié)能力，適應(yīng)性好、工藝簡(jiǎn)單、使用方便。聚合物砂漿也被廣泛應(yīng)用于地板、橋面、道路以及建筑材料的修補(bǔ)、加固工程中。普通水泥砂漿由于孔隙率較大，抗氯離子滲透、耐水、耐腐蝕性不足，容易產(chǎn)生損壞；而聚合物的加入能夠有效改善砂漿內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)以及界面區(qū)結(jié)構(gòu)，使得有害孔隙減少，砂漿致密性好，有效防止因孔隙率較大而造成的水分及有害溶液滲入；同時(shí)聚合物砂漿的強(qiáng)度、粘結(jié)性能、防水性和耐腐蝕性等都得到改善。一些水庫(kù)建設(shè)及建筑工程使用聚合物砂漿進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)，不僅能夠提高強(qiáng)度和耐久性，還保證了運(yùn)營(yíng)及使用安全。

      建筑物防水、隔熱、保溫是目前建筑行業(yè)關(guān)注的重要問題，聚合物砂漿可以作為防水隔熱保溫材料，發(fā)揮其自重輕、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕的特性。聚合物砂漿用于建筑工程中，具有很好的耐候性能，且工藝簡(jiǎn)單，便于維修，使用壽命長(zhǎng)。如果將聚氨酯發(fā)泡作為防水保溫層與防水抗裂聚合物砂漿結(jié)合，形成新型的防水隔熱保溫復(fù)合面層，可使其性能更加優(yōu)異，使用壽命延長(zhǎng)。

聚合物砂漿在工程中的應(yīng)用研究主要集中在：

利用高質(zhì)量聚合物粉末、聚合物乳液以及聚合物纖維，制備高韌性、長(zhǎng)耐久性和抗?jié)B性砂漿；通過變換聚合物種類、摻量研究其對(duì)砂漿性能的影響。雖然聚合物改性砂漿的研究和應(yīng)用在不斷進(jìn)步，但對(duì)聚合物砂漿的改性機(jī)理仍知之甚少，為了更好地研究和開發(fā)聚合物砂漿，其改性機(jī)理還需深入研究。國(guó)外文獻(xiàn)中提出將廢棄的聚合物處理后用于改性水泥砂漿，這樣不僅實(shí)現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能，更降低了建筑材料成本。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究雖然較少，但其創(chuàng)新性和環(huán)保節(jié)能性將是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。因此綠色環(huán)保型、復(fù)合型等功能性聚合物砂漿有望成為新的研究目標(biāo)。

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(duì)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(duì)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。