聚合物水泥防水混凝土概述

　　聚合物水泥防水混凝土是指采用有機無機復(fù)合手段, 在混凝土拌合過程中, 加入一定量的高分子聚合物( 單聚體、雙聚體或多聚體) , 利用聚合物對普通混凝土進(jìn)行改性的一種防水混凝土。

　　用于制備聚合物水泥防水混凝土的聚合物可分三種類型: 聚合物乳液、水溶性聚合物、液體樹脂。其中最常用、改性效果最好的是聚合物乳液, 主要組份是聚合物顆粒( 0.1μm~1μm) 、乳化劑、穩(wěn)定劑、分散劑等, 其固相成分含量在40%~70%之間。聚合物顆粒通過乳化劑作用均勻地分散在水溶液中, 形成乳液, 并在分散劑和穩(wěn)定劑的作用下使乳液保持較長時間不離析絮凝。此外, 為避免乳液帶入的氣泡影響混凝土質(zhì)量, 一般在聚合物乳液內(nèi)還加入一定的消泡劑。

　　1 聚合物水泥防水混凝土的微觀結(jié)構(gòu)與抗?jié)B機理

　　聚合物水泥防水混凝土最突出的特點是其膠結(jié)材由水泥和聚合物兩種成分組成, 使其具有許多不同于普通混凝土的特性。在聚合物水泥防水混凝土中, 聚合物本身的性能雖對其許多特性起到一定作用, 但最主要原因還是聚合物的摻入導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的變化, 從而影響到混凝土的性能。

　　首先, 聚合物本身在混凝土中形成聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 并與硬化的水泥漿體形成的連續(xù)結(jié)構(gòu)相互交織, 使混凝土的結(jié)構(gòu)得到加強。當(dāng)聚合物乳液在混凝土攪拌過程中摻入混凝土后, 乳液中的聚合物顆粒均勻分散在水泥混凝土體系中。隨著水泥顆粒的水化, 體系中一部分水被水泥水化所結(jié)合, 聚合物懸浮液中的水分被轉(zhuǎn)移, 聚合物顆粒在水化產(chǎn)物和未水化顆粒表面、毛細(xì)孔中絮凝, 拌合物中較大的空隙被絮凝的聚合物所填充。隨著水泥水化的進(jìn)一步進(jìn)行, 聚合物之間的水分逐漸被水泥水化所結(jié)合, 絮凝的聚合物逐漸交叉搭接在一起。隨著水泥水化的進(jìn)一步深化, 聚合物幾乎全部聚集在水泥漿體孔隙中, 聚合物中的水分被水泥水化吸收后, 聚合物顆粒相互靠近聚合成一個整體, 在混凝土空間內(nèi)形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物膜。聚合物膜網(wǎng)絡(luò)同水泥水化產(chǎn)物網(wǎng)絡(luò)相互交織纏繞在一起, 形成一種互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 并把混凝土骨料包裹入其中。聚合物水泥防水混凝土的結(jié)構(gòu)形成過程如圖1 所示。水泥產(chǎn)物與聚合物膜的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使混凝土的抗拉強度、斷裂韌性得到改善, 密實性得到提高, 從而使聚合物水泥防水混凝土具有較強的抗裂防滲能力。

　　其次, 聚合物與水泥水化產(chǎn)物間發(fā)生的相互作用, 也改善了水泥漿體及混凝土的結(jié)構(gòu)。當(dāng)聚合物水泥混凝土加水拌合后, 一些聚合物分子中的活性基團(tuán)可能與水泥水化產(chǎn)物中的Ca2+、Al3+等產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng), 形成特殊的橋鍵作用, 可改善水泥硬化漿體微結(jié)構(gòu), 緩解內(nèi)應(yīng)力, 減少微裂紋的產(chǎn)生, 從而增強了聚合物水泥防水混凝土的致密性。聚合物與水泥水化產(chǎn)物之間也可通過氫鍵、范德華引力而相互作用, 對水泥漿體及混凝土的微結(jié)構(gòu)起一定的改善作用。

　　此外, 絕大部分聚合物對新拌混凝土有一定的減水作用。聚合物的摻入, 能改善聚合物水泥防水混凝土的工作性,可降低混凝土的水灰比, 從而可降低混凝土的孔隙率, 改善混凝土的孔結(jié)構(gòu), 達(dá)到增強聚合物水泥防水混凝土的抗?jié)B防水功能的效果。

　　2 聚合物水泥防水混凝土的性能

　　聚合物水泥防水混凝土在未硬化狀態(tài)下, 因聚合物分散體系中所含的表面活性劑與分散體系本身的親水性膠體作用, 其流動性、泌水性得到不同程度改善。硬化后水泥水化產(chǎn)物與聚合物網(wǎng)絡(luò)相互貫穿, 形成與骨料牢固結(jié)合的整體, 因而其抗拉強度、斷裂韌性提高, 抗?jié)B性、耐久性得到改善。聚合物水泥防水混凝土的性能主要取決于聚灰比、水灰比、灰砂比、聚合物種類等因素。

　　聚合物水泥防水混凝土的設(shè)計類似于普通水泥混凝土的設(shè)計, 根據(jù)要求的工作性、強度、抗?jié)B性等進(jìn)行設(shè)計, 所不同的是在設(shè)計過程中, 應(yīng)首先確定聚合物與水泥的比值, 即聚灰比。聚合物對新拌混凝土的工作性有較大影響, 這是因為分散的聚合物顆粒同粉煤灰一樣具有滾珠效應(yīng), 能提高新拌混凝土的流動性; 同時, 聚合物本身及加入到乳液中以減少聚合物懸浮顆粒聚沉的表面活性劑具有減水劑效果, 可減少混凝土用水量; 此外, 加入聚合物乳液中的表面活性劑及穩(wěn)定劑在新拌聚合物水泥防水混凝土中引入許多氣泡, 適量氣泡的引入可改善新拌混凝土和?