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聚合物改性水泥砂浆的研究取得了很大的进展,目前用于水泥改性的聚合物主要有水溶性聚合物、聚合物再分散粉末和聚合物乳液等。聚合物乳液在水泥砂浆成型时直接加入,施工方便,因此而备受关注。
无皂乳液聚合是近几年新发展起来的聚合方法,是指在反应过程中完全不加乳化剂或仅加入微量乳化剂的乳液聚合过程。与传统的有皂乳液聚合相比,无皂乳液聚合独有的特点在于:(1)无乳化剂的存在,无皂乳液中的泡较少,使得其改性水泥基材料中的含气量不会偏高;(2)无皂乳液中乳胶粒的粒径较大,成膜性较好,有利于水泥基材料性能的提高。
目前,对于聚合物乳液改性水泥砂浆的研究主要集中在改性普通硅酸盐水泥砂浆,而关于聚合物乳液改性硫铝酸盐水泥砂浆的报道却较少,此外,将无皂与有皂两种乳液改性水泥砂浆的性能进行比较的报道更少。因此,本论文在相同单体配比下制备了无皂与有皂两种乳液(FL、CL),测试了乳液的一系列性能,例如乳胶粒粒径,电解质稳定性,机械稳定性,离子稳定性,最低成膜温度和水接触角等。然后,将制备的FL与CL用于改性普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥,测试了改性水泥砂浆的流动度,孔结构,抗折强度,抗压强度,吸水率等,并将FL与CL改性水泥砂浆的性能进行了比较。分析归纳试验结果,得到以下结论:
(1)FL是单分散体系,乳胶粒的粒径随着AMPS含量的增加而变小;与CL相比,FL具有较好的稳定性。
(2)FL的最低成膜温度随着St含量的增加而升高,在相同单体配比下,与CL相比,FL具有较低的最低成膜温度;AMPS/St/BA聚合物膜的水接触角均小于90°,且随着AMPS含量的增加而减小。
(3)FL与CL改性普通硅酸盐水泥砂浆在0.005至0.1μm范围内的孔体积均小于空白样。FL和CL改性普通硅酸盐水泥砂浆的水灰比,抗折和抗压强度均低于空样。对于FL改性普通硅酸盐水泥砂浆而言,在同一流动度下,随着聚灰比的增加,其抗折强度逐渐增加,水灰比和吸水率逐渐降低;对于CL改性普通硅酸盐水泥砂浆而言,在同一流动度下,随着聚灰比的增加,其水灰比,抗折和抗压强度逐渐降低,吸水率逐渐增加。在同一流动度和聚灰比下,与CL改性普通硅酸盐水泥砂浆相比,FL改性普通硅酸盐水泥砂浆具有较高的抗折,抗压强度和较低的吸水率。
(4)FL和CL改性硫铝酸盐水泥砂浆在0.2至6μm和20至260μm范围内的最大孔体积均高于空白样,而在0.005至0.2μm范围内的孔体积低于空白样;水灰比,抗折和抗压强度均低于空白样。对于FL改性硫铝酸盐水泥砂浆而言,在同一流动度下,随着聚灰比的增加,其抗折强度逐渐增加,水灰比和吸水率逐渐降低;对于CL改性硫铝酸盐水泥砂浆而言,在同一流动度下,随着聚灰比的增加,其抗折和抗压强度逐渐增加,水灰比和吸水率逐渐降低。在同一流动和聚灰比下,与CL改性硫铝酸盐砂浆相比,FL改性硫铝酸盐水泥砂浆具有较高的抗折,抗压强度和较低的吸水率。
(5)加入消泡剂后,FL改性普通硅酸盐和硫铝酸盐水泥砂浆的抗折和抗压强度均有所增加;FL改性普通硅酸盐水泥砂浆的吸水率有所降低,而FL改性硫铝酸盐水泥砂浆的吸水率有所增加。