1 概 述
普通水泥砂浆或混凝土的主要缺陷在于脆性过大而柔性不足, 其抗压强度较高, 而抗拉强度和粘结强度较低, 弹性模量较高而变形能力很差, 因而在工程应用中受到了很大限制。随着高性能混凝土( HPC) 的发展, 高强混凝土( HSC) 的应用日益增多, 普通混凝土的脆性问题显得尤为突出。因此, 对于水泥基材料( 砂浆、混凝土) 降低脆性, 提高韧性和变形能力, 是扩大应用领域必须解决的重大课题, 其中用掺加聚合物的方法使之改性, 并获得更好的工程使用性能是一条行之有效的途径。各国为此投入了大量的人力、物力进行研究, 取得了一系列的研究成果, 并且在道路、桥梁、水库、大坝等工程的修补中得到了广泛应用。特别是自80 年代以来,由于丙烯酸乳液和醋酸乙烯共聚( EVA) 乳液的开发应用, 聚合物水泥基材料( PCM) 得到了很大发展。我国的水利部门利用上述乳液对水库大坝进行修补的工程耐久性已达10 年以上。但是, 由于经济方面的原因, PCM 仅限用于面积相对较小的修补工程中。
进入90 年代, 随着化学工业的发展和建筑业的需要,PCM 除用于修补工程外, 还大量用于贴面材料的粘结, 特别是乳胶粉的出现, 为此类材料的商品化提供了便利条件, 极大地推动了预拌水泥基粘结剂的发展。几乎与此同时, 各类袋装干拌砂浆如装饰砂浆、自流平地面砂浆及各类胶粘剂用砂浆层出不穷, 成为PCM 应用的又一个新的热点。然而不论是使用乳液还是乳胶粉, 人们在应用PCM 时自始至终都面临着性能与价格的两难选择, 高昂的价格已成为PCM 广泛应用的重要障碍。围绕价格问题, 人们采用了其它一些价格相对较低的水溶性聚合物如改性聚乙烯醇( PVA) 等, 尽管其施工性能较好, 但由于材料本身耐水性很差, 制成的PCM软化系数很低, 严重影响了贴面材料的耐久性能。如何改善PCM 的耐水性, 采用低聚灰比的PCM 以降低成本就成为摆在材料工作者面前的一个紧迫而具有现实意义的重要课题。
基于上述认识, 我们试图采用几种廉价的矿物粉体与低掺量的乳胶粉进行复合改性研究, 以达到改善PCM 的性能和降低成本的目的。

2 原材料及试验方法
2. 1 原材料
425# 普通硅酸盐水泥、中国标准沙、苏州水泥制品研究院生产的AF 高效减水剂、实验室自备2 种矿物粉体、国产粘结剂P、上海碳素厂生产的碳纤维( 5 mm ) 、Wacker-Chemic GMBH 生产的3 种乳胶粉等。
2. 2 试验方法
2. 2. 1 胶砂流动度
按照GB 2419- 94 规定的方法进行, 以跳桌扩展度表示。
2. 2. 2 抗折、抗压强度
按照GB 177- 85 规定的方法进行搅拌成型和测试, 试件尺寸为40 mmx 40 mmx 160 mm。
2. 2. 3 抗剪强度
按照JC/ T 547- 94 规定的方法进行, 试件尺寸为108mm x 98 mm。
2. 2. 4 干燥收缩
参照GB 751- 81 和JI S A1129 规定方法结合实际情况进行, 试件尺寸40 mmx 40 mm x 160 mm, 标养7 d 后试件放置在相对湿度65% +- 5%, 温度20 +- 3 ºc 空气中分别测试各龄期的长度变化。
2. 2. 5 吸水性试验
参照JIS A1404 方法进行, 试件尺寸为40 mm x 40 mmx 160 mm。烘干恒重的试件冷却后浸入水中一半深度达48h, 吸水量和吸水速率分别在浸水后在1 h、5 h、24 h 和48 h测试。
2. 2. 6 耐水、抗冻及耐温试验
按照GBJ 82- 85 及JC/ T 547- 94 规定进行, 分别测定经4 d 水浸, 25 次冻融循环和100 +- 5 ºc 烘箱中烘7 d 后的强度及强度损失率。
2. 2. 7 抗渗性试验
用砂浆渗透仪使盘状试件在压力1. 5 MPa 下持续24 h,测量其透水高度。
2. 2. 8 断裂能试验
另文详述。

2. 3 试验方案
( 1) A、B 二系列试验分别考察2 种矿粉不同掺量对水泥砂浆强度和流动性的影响。其中C/ S 为1 :2. 5, W/ C 为0. 44, 为改善胶砂流动性, 在各配方中均加入水泥质量1%的AF 高效减水剂, 成型后标养至破型龄期。
( 2) C 系列试验考察粘结剂P 掺量对水泥砂浆强度和流动性的影响。其中C/ S= 1:2. 5, W/ C= 0. 5, 成型后分2 组进行养护, 1 组水中标养至28 d, 另1 组标养7 d 后放在相对湿度70% +- 5%的空气中至28 d 破型。
( 3) D、E、F 系列试验考察3 种乳胶粉不同掺量对砂浆强度及流动性的影响。其中C/ S= 1:2. 5, W/ C = 0. 5, 成型后放在标养室潮湿养护2 d 后脱模, 放入水中5 d, 再取出放在空气中( 相对湿度70%+- 5%) 养护至28 d 测试。
( 4) 根据上述试验结果进行正交试验考察矿粉与乳胶粉复合效果, 为便于比较并得出有价值的结果, 分2 组进行, 1组为H 系列, C/ S= 1:1,W/ C= 0. 365; 另1 组为S 系列, C/ S= 1:2. 5,W/ C= 0. 5, 振动成型后潮湿养护2 d, 拆模后放入水中5 d, 取出后放入空气中至试验龄期测试。在整个试验过程中为避免粘性破坏, 均不加消泡剂, 但考虑到机械拌合带来较多的气泡, 故乳胶粉的加入是在搅拌过程中按规定时间加入的。
( 5) 较优配方下PCM 各项性能指标测试。

3 试验结果与分析
3. 1 2 种矿物粉体对砂浆流动性和强度影响
试验结果见表1 和图1、图2。


图1 矿粉掺量对水泥砂浆抗折强度的影响


图2 矿粉掺量对水泥砂浆抗压强度的影响