混凝土是现代土木建筑工程中用量最大、用途最广的一种建筑材料。混凝土建筑物随着运行年限的增长, 由设计、施工、管理等多方面因素引起的工程老化与病害不断发生。化学工业及污水处理等的混凝土建筑物的修补加固是一个世界性的问题, 而且耗资巨大。为节约能源和材料, 改善混凝土和砂浆的强度、韧性、延性、耐久性, 一条途径是采用由水泥砂浆、混凝土和有机高分子材料组成的复合材料[ 1.4] 。为此, 研究混凝土病害修补新材料, 用聚合物高分子材料对水泥砂浆改性有着十分重大的意义。笔者主要研究了聚合物砂浆浸泡在质量分数为5% 的盐酸( 以下简称为5% 盐酸) 、5% 的硫酸( 以下简称为5% 硫酸) 以及饱和硫酸钠3 种溶液中的耐腐蚀性能。

1 . 试验原材料及配合比
水泥为江苏双龙集团龙潭水泥厂生产的42.5 级普通硅酸盐水泥, 其3 d 和28 d 的抗折强度分别为5.4MPa 和8.5MPa, 3d 和28d 的抗压强度分别为25.5MPa 和48.4MPa, 安定性合格。砂为 区天然河砂, 细度模数为2.8。聚合物高分子材料是经优选后机械稳定性非常好的A 乳液[ 5] , 固含量为54.0%( 质量分数) , pH 值为5.0, 密度为1.07g/ cm3。经力学性能及抗渗、抗冻等耐久性能试验, 聚合物水泥砂浆试验配合比见表1。

注: 掺入聚合物有明显的减水效果, 为保持工作性能一致, 故调整了砂浆的水灰比。
2 . 试验过程及结果
按照表1 中的配合比制成40mmX 40mmX160mm 的棱柱体砂浆试件, 成型1 d 后拆模, 养护28 d后将这3 组试件浸泡在试液中, 试液包括5% 盐酸、5% 硫酸、饱和硫酸钠溶液以及自来水, 浸泡龄期有30d, 90d 和180d。到达规定龄期后, 对试件进行抗压强度和抗折强度试验, 并计算浸泡在腐蚀溶液中试件的强度与浸泡在水中的对比试件的强度之比( 称为强度保持率) 。聚合物水泥砂浆和普通水泥砂浆耐腐蚀试验结果见表2 和表3。

从表2、表3 可以看出: (1) 聚合物水泥砂浆在5% 的盐酸溶液中随着时间的增长, 其抗折强度、抗压强度保持率的下降趋势平缓, 浸泡180d 其抗折强度、抗压强度保持率基本维持在60% 以上; 聚合物水泥砂浆在5% 的盐酸溶液中浸泡30 d, 90 d, 180 d后的抗压强度保持率均高于普通水泥砂浆相应的强度保持率, 表明聚合物的掺入提高了水泥砂浆的耐盐酸侵蚀性能。(2) 聚合物水泥砂浆在饱和硫酸钠溶液中浸泡180d 后其抗折强度保持率超过100%, 其抗压强度保持率大于80%, 表明聚合物水泥砂浆可以应用于长期接触矿化度非常高的水环境( 如含有大量SO2-4 和Na+ 的防水、防腐工程) ; 但是聚合物水泥砂浆在饱和硫酸钠溶液中浸泡30 d, 90 d, 180 d 后的强度保持率反而低于普通水泥砂浆相应的强度保持率, 而且强度保持率随聚合物掺量的增加而降低,原因可能是普通水泥砂浆水化较充分, 生成的Ca2+较多, 与SO2-4 结合后提高了砂浆的密实性, 所以其强度保持率较高, 具体原因还有待进一步的研究。(3) 聚合物水泥砂浆在5% 的硫酸溶液中随时间的增长, 其抗压强度保持率的下降趋势平缓, 浸泡180 d后其抗压强度保持率维持在29% 以上, 抗折强度保持率维持在70%以上。

3 . 结果分析与讨论
材料表现的宏观性能及特征都受其内部微观结构的影响。砂浆的宏观性能是其微观结构的反映,而普通砂浆的微观结构与高分子聚合物复合水泥砂浆微观结构肯定存在差异。掺入高分子聚合物后水泥砂浆性能的改变, 除了与试验本身条件有关外, 笔者还试图通过扫描电子显微镜( SEM) 、X 衍射( XRD)分析等先进的分析技术手段研究比较其内部组成、结构的差异。
3.1 . SEM 分析
SEM 照片见图1~ 3。