水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展

第40卷第8期2021年8月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.40㊀No.8August,2021
水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展
石㊀鑫,徐玲玲,冯㊀涛,韩㊀健,张㊀盼
(南京工业大学材料科学与工程学院,南京㊀211816)
摘要:随着我国建筑行业的快速发展和工程品质意识的提高,聚合物改性水泥砂浆因其优异的应用性能而受到广
泛关注,水分散聚合物乳液是一种被广泛应用在水泥砂浆中的聚合物外加剂㊂本文介绍了聚合物乳液改性水泥砂
浆的发展史,从力学性能和耐久性方面介绍了聚合物乳液改性水泥砂浆的性能,探究了聚合物乳液对水泥砂浆的
改性机理,并对其未来的研究方向进行了讨论㊂
关键词:聚合物乳液;水泥砂浆;性能;影响因素;改性机理
中图分类号:TU528.41㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2021)08-2497-11
Research Progress of Water Dispersed Polymer Emulsion Modified Cement Mortar
SHI Xin ,XU Lingling ,FENG Tao ,HAN Jian ,ZHANG Pan
(College of Materials Science and Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 211816,China)
Abstract :With the rapid development of construction industry and the improvement of engineering quality awareness,the
polymer modified cement mortar is widely used because of its excellent performance.Water dispersed polymer emulsion is a polymer admixture widely used in the modified cement mortar.In this paper,the development history of polymer modified cement mortar was introduced.The properties of polymer modified cement mortar were introduced from mechanical properties and durability.The modification mechanism of polymer emulsion for cement mortar was explored,and the research direction of polymer emulsion was discussed.Key words :polymer emulsion;cement mortar;property;influencing factor;modification mechanism
收稿日期:2021-03-10;修订日期:2021-03-29
基金项目: 十三五 国家重点研发计划(2018YFD1101000)作者简介:石㊀鑫(1996 ),男,硕士研究生㊂主要从事聚合物改性水泥基材料的研究㊂E-mail:shixin1386@
通信作者:徐玲玲,博士,教授㊂E-mail:XLL@
0㊀引㊀言
水泥砂浆是目前世界范围内被广泛应用的一种建筑材料,是抹面工程和砌筑工程的重要组成部分,但存在抗折强度较低㊁脆性大和收缩率大的缺点[1]㊂随着高分子材料科学的发展,研究者发现在水泥基体中掺入聚合物外加剂是一种提升其性能的有效方法,国内外众多研究均表明聚合物能够优化水泥砂浆内部结构,改善工作性能[2]㊂聚合物外加剂的种类繁多,大致可分为可分散性粉末㊁水溶性聚合物㊁水分散性聚合物乳液和液体聚合物㊂水分散性聚合物乳液是一种被广泛使用的重要外加剂,它能够显著改善水泥砂浆的韧性㊁
抗渗性与抗收缩性[3]㊂由于各类聚合物乳液的化学组成与结构不同,各种官能团对水泥基体的水化㊁凝结有不同的影响,因此不同的聚合物乳液对水泥砂浆的作用机理存在差异㊂近年来,随着科技的发展,技术手段的增加,研究者从材料的组成与结构方面切入,深入研究了聚合物乳液对水泥砂浆的作用机理㊂本文主要从力学性能和耐久性两个方面综述了近年来国内外在改性砂浆性能方面的研究进展,总结了聚合物乳液对水泥砂浆的改性机理㊂1㊀聚合物乳液改性水泥砂浆的发展史
早在90多年前,聚合物乳液改性水泥砂浆这一概念就已被提出㊂1923年Cresson [4]将天然橡胶乳液掺
2498㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷入道路路面建筑材料中,率先获得了这方面的专利㊂随后关于聚合物乳液改性水泥砂浆的研究陆续得到关
注与开展,各国研究者开始尝试采用不同种类的聚合物乳液进行改性研究,取得了丰富的理论研究成果㊂到20世纪70年代,欧美发达国家与日本已将聚合物乳液改性水泥砂浆技术广泛应用于重大土木工程㊁民用建筑㊁道路设施等领域㊂欧美国家主要采用水性环氧乳液改性修补材料进行路面裂纹的修补,日本则更多采用
丁苯乳液和环丙基甲酸乙烯酯乳液改性水泥砂浆进行防水涂层㊁桥面施工和建筑设施的应用㊂
我国关于聚合物乳液改性水泥砂浆的研究虽起步较晚,但发展迅速㊂在20世纪60年代,我国首次将环
氧乳液改性砂浆用于新安江水电站的建筑修补工程㊂近年来我国建筑行业快速发展,聚合物乳液改性水泥
砂浆的研究日益丰富㊂大量调查研究显示,在提升建筑材料品质与建筑制品构件的修补等方面,乳液类聚合
物相较胶粉类聚合物的应用更为广泛且使用效果更好㊂常用的聚合物乳液包括丁苯乳液(SBR)[5]㊁苯丙乳液(SAE)[6]㊁醋酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液(VAE)[7]和环氧乳液(EE)[8],上述聚合物乳液改性水泥砂浆近年来在我国桥梁路面裂缝修补和防水砂浆等方面取得了一定的成果㊂
2㊀聚合物乳液改性水泥砂浆的性能
2.1㊀力学性能
2.1.1㊀抗折强度与抗压强度
一般来说,聚合物的引入会提高水泥砂浆的抗折强度,降低其抗压强度㊂邢小光等[9]发现,SAE掺量小于11%(质量分数)时,苯丙乳液的掺入能够显著提高改性砂浆的抗折强度,最多可提高42.8%㊂但SAE掺量对改性砂浆抗压强度的作用不显著,改性砂浆的抗压强度较空白样略有降低㊂黄展魏等[10]掺入水性环氧树脂进行改性研究,发现随着聚灰比的增加,改性砂浆的抗压强度下降,抗折强度先增大后减小,聚灰比为2%(质量分数)时,抗折强度最大㊂王茹等[11]则发现,当灰砂质量比为1ʒ2时,SBR的掺入降低了砂浆的抗折强度和抗压强度,而当灰砂质量比为1ʒ3时,SBR的掺入能够同时提升砂浆的抗折强度和抗压强度㊂在掺入聚合物乳液的基础上复掺外加物,这对水泥砂浆的力学性能影响显著㊂王毓发等[12]发现,SAE 与聚乙烯醇纤维复掺的改性效果优于这二者各自单掺的效果,抗折强度和抗压强度较空白样均有明显提高㊂顾超等[13]研究了聚丙烯纤维对两种不同乳液改性砂浆力学性能的影响,发现两种乳液改性砂浆的抗折强度均有显著提升,而抗压强度的提升效果不够明显,呈现先增加后下降的趋势㊂有研究表明,在改性砂浆中再掺入硅灰和矿渣微粉均能提高砂浆的抗折强度和抗压强度,且硅灰的提升效果更好㊂Zuo等[14]研究了玻璃鳞片片径对EE改性砂浆力学性能的影响,发现掺入120目(0.125mm)玻璃鳞片后,改性砂浆的抗折强度提升20.4%㊂Li等[15]在此基础上研究了五种不同层状无机填料对EE改性砂浆的作用,发现低长径比的层状填料有助于改性砂浆力学强度的提高㊂还有学者[16]发现乳液和减水剂的掺入顺序对砂浆抗折强度和抗压强度稍有影响,二者同掺法相较于乳液后掺法,砂浆的早期力学强度略高㊂
有研究者发现养护制度对乳液改性砂浆的抗折强度和抗压强度有一定影响㊂俞亮等[17]发现,先湿养护环氧树脂乳液改性砂浆3d再自然养护有利于提高砂浆的抗折强度和抗压强度㊂Shi等[18]进一步研究了养护湿度对SBR改性砂浆和SAE改性砂浆后期抗压强度的影响,发现湿度对这两种乳液改性砂浆后期抗压强度的影响不明显㊂Çolak[19]也发现,将高效减水剂和VAE共同掺入水泥砂浆中,再放入石灰水中进行养护,这样的养护条件给改性砂浆的力学强度带来了不利影响㊂Ramli等[20]发现,三种不同聚合物乳液改性砂浆的渗透性随养护湿度的变化而发生改变,改性砂浆的抗压强度与渗透性之间存在线性关系㊂综合各学者的研究结果,早期对聚合物乳液改性砂浆进行湿养护再进行干养护,这对提升改性砂浆的力学性能是有必要的㊂
聚合物乳液对水泥砂浆力学强度的影响主要可概括为以下三个方面:(1)随着水泥水化过程的进行,乳
液在水泥浆体中失水成膜,聚合物膜与水化产物共同形成相互交织的网络结构;此外,聚合物中的部分活性
官能团能够与水化产物发生反应,建立起特殊的键位,起到串联桥接的作用;其他较小的乳液粒子又填充了
孔隙,提高了空间密实度,使整个改性砂浆体系空间结构得到优化,宏观表现为抗折强度的提高㊂(2)乳液
掺量逐渐增加,聚合物的引气作用对空间结构密实度造成不利影响,并形成过多的聚合物膜包裹水泥颗粒表
面,延缓了水化过程的进行,水化程度较低,因此继续增加乳液掺量,改性砂浆的抗折强度呈现下降趋势㊂
㊀第8期石㊀鑫等:水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展2499 (3)聚合物膜的自身弹性模量远低于水泥砂浆的弹性模量,掺入聚合物乳液后,在施加压力的情况下,改性
砂浆的承受支撑作用减弱,这是聚合物乳液改性砂浆抗压强度下降的原因㊂
2.1.2㊀韧性
目前评判聚合物乳液改性砂浆韧性的指标有多种,例如弯曲韧度㊁抗冲击性㊁折压比和横向变形等,还未有统一的特征指标对改性砂浆的韧性进行表征㊂王茹等[11]通过比较抗冲击性㊁折压比和横向变形对丁苯乳液改性砂浆韧性进行表征,提出低韧性采用折压比,高韧性采用横向变形㊂有学者[21]采用韧性指数的方法进行材料相对韧性表征,即特定条件下两种变形能量的比值㊂鲍文博等[22]则认为此种方法忽略了规定形变后的能量,提出用极限变形量替换规定变形量进行韧性比的计算㊂还有学者[23]研究表明水泥基材料韧性的大小与外加载荷模式有关,并提出轴心压韧比和轴心拉韧比的概念,主要通过变形量㊁最大载荷和规定变形量组成公式计算韧性比㊂Gdoutos等[24]研究了改性砂浆断裂过程,利用临界裂纹扩展位移㊁临界应力强度因子和弹性模量建立公式评价砂浆的韧性,此种方法值得借鉴㊂
何如等[25]研究了不同种类聚合物乳液对改性砂浆韧性的影响,发现聚灰比在一定范围内(小于15% (质量分数))时,聚灰比增大,改性砂浆折压比增大,韧性增强,并且SBR在提升砂浆韧性方面效果显著, VAE改性砂浆的折压比与普通砂浆相差无几,增韧效果甚微㊂刘纪伟等[26]通过复掺聚酯纤维和SBR的方法对水泥砂浆进行改性,发现复掺改性砂浆的折压比㊁弯曲韧性和抗冲击性能明显优于单掺改性砂浆及空白样砂浆㊂另有研究表明,过量聚丙烯纤维会导致纤维在水泥浆体中分散不均,降低密实度,对水泥砂浆韧性造成负面影响㊂除此之外,还有学者[27]利用正交试验的方法确定了纤维长度对改性砂浆韧性的影响大于纤维掺量对改性砂浆韧性的影响㊂
Reis等[28]研究发现,环氧树脂乳液改性砂浆的韧性与环境温度有关,在低环境温度下,试件的断裂能与韧性提高,并可用线性方程描述温度与韧性的关系㊂Huang等[29]也发现,环氧树脂乳液改性砂浆的拉伸断裂能与变形模量随温度的降低而线性增加㊂Elalaoui等[30]进一步发现,在聚合物玻璃化温度(T g)时,聚合物乳液改性砂浆的变形模量等机械性能较差㊂近年来,国内外研究者逐渐注意到改性砂浆内聚合物的力学性能对环境温度十分敏感,发现T g对改性砂浆的韧性至关重要㊂杨瑞芳[31]通过计算断裂韧性和断裂能发现,掺入T g高于环境温度的聚合物的改性砂浆,其韧性得到显著提升㊂这也解释了为何不同聚合物乳液在常温环境温度下对砂浆增韧效果各有差异㊂
聚合物乳液对水泥砂浆韧性的影响可概括为以下两点:(1)无论是聚合物成膜抑或是未成膜的乳液粒子,均会吸附在水泥颗粒表面,延缓水化反应的进行,其次聚合物膜改善了三维空间网状结构,使得改性砂浆的抗折强度提高,抗压强度提升不明显甚至稍有下降,因此折压比较高,改性砂浆的韧性得到提升㊂(2)改性砂浆中的聚合物乳液在不同温度下具备不同的力学性能,因此宏观上体现为聚合物乳液改性砂浆的韧性随环境温度的变化而发生改变㊂环境温度的变化会使聚合物从玻璃态到高弹态,再到黏流态,聚合物状态的转变影响其变形能力与断裂能㊂因此环境温度与聚合物玻璃化温度是改性砂浆韧性的重要影响因素㊂2.2㊀耐久性
水泥基材料的耐久性一般包括抗渗性㊁抗冻性㊁耐磨性㊁腐蚀性和抗碳化性等,水泥基材料干缩性能也会影响其使用性能,因此在本文中将干缩性能归为耐久性的一种㊂国内外研究者通过多种技术手段从多个方面对改性砂浆的耐久性进行了评价㊂
2.2.1㊀干缩性能
聚合物乳液具有引气作用,会在水泥砂浆中引入微小气泡,这是早期水泥砂浆孔隙率随乳液掺量增加而增大的原因㊂此时孔隙率上升,密实度降低,干缩率增大㊂但研究者普遍认为聚合物乳液在降低水泥砂浆干缩率方面具有积极效用㊂李建等[32]发现随着丁苯乳液掺量逐渐增加,水泥砂浆流动性增大,有利于内部气泡排除,体积密度增大,引气作用削弱㊂孙科科[33]研究了丁苯乳液改性水泥砂浆含气量与流动性的线性关系,两者相关系数为0.988,具有显著相关性,这进一步佐证了李建等[32]的观点㊂王滌非等[34]认为丁苯乳液掺量在12%(质量分数)时,引气作用微弱,且团状聚合物膜附着在水化产物与水泥颗粒界面上,填充孔隙,有效防止水分进入水泥砂浆内部,减少可能因蒸发而损失的水分,降低了砂浆的干缩率㊂有研究[35]表明,由于前期VAE延缓水化放热,减缓水分挥发速率,普通砂浆的干缩率在前期变化幅度较大,改性砂浆的干缩率
2500㊀水泥混凝土硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第40卷不仅降低,而且随龄期增加的上升曲线平缓,变化幅度较小㊂此外,还有研究[36]表明,聚合物膜的膜效应能够减少水分蒸发,聚合物膜与水泥浆体形成的交织互穿弹性网络结构还可吸收干缩应力,这些都有助于降低改性砂浆的干缩率㊂加入纤维是进一步减小改性砂浆干缩率的有效方法之一,赵帅等[37]发现,单掺聚丙烯纤维比单掺聚合物乳液更能降低砂浆干缩率,二者复掺可使砂浆最大干缩率下降40.5%,效果显著㊂另有研究[38]表明,在降低干缩率方面,细纤维优于粗纤维,长纤维优于短纤维㊂
养护温度对水泥砂浆干缩性能有一定影响㊂一般来说,养护温度提高会加速水泥水化过程,多余自由水的蒸发速率加快,干缩率相应提高,低温养护则会减缓干缩率㊂Beeldens等[39]认为养护温度会影响聚合物膜的结构,当环境温度低于聚合物最低成膜温度时,聚合物只形成零散的不连续的膜碎片,无法形成交织的网络结构,增加了水泥砂浆的干缩率㊂有研究表明在高温养护下,虽然自由水蒸发速率加快,增大了干缩率,但在高温环境下,水泥水化产物钙矾石生成速率加快,体系产生了一定的微膨胀,这与部分干缩值相抵消㊂史琛等[40]发现养护温度在35ħ以上时,水泥砂浆的干缩率降低,其认为这是因为造成微膨胀的钙矾石开始分解,干缩率从起初的升高趋势转为下降㊂
水泥砂浆内部毛细孔的湿度与干缩行为密切相关,国内外研究者普遍认为要避免水泥砂浆收缩开裂产生裂纹应提高内部湿度㊂王茹等[41]对比三种不同湿度下丁苯乳液改性水泥砂浆的干缩率,结果表明,试样的干缩率随湿度的增加而降低,其认为若毛细管相对蒸汽压大于外部环境湿度,则呈现失水状态,砂浆内部自由水蒸发速率减慢,砂浆收缩变形减小,干缩率下降㊂钱晓倩等[42]提出用典型孔结构参数的变化来解释湿度对水泥砂浆的影响,当相对湿度从58%上升到81%时,水泥砂浆失水孔半径从2.0nm增大到4.9nm,由于孔半径越大,弯液面引起的表面张力越小,据毛细孔张力理论,表面张力减小会引起收缩减小㊂聚合物乳液对水泥砂浆干缩性能的改善作用可分为以下三个方面:(1)乳液失水成膜,并与水泥水化产物交织形成三维空间网络结构,改善微观结构㊂(2)聚合物膜附着在水泥表面,阻碍水化过程,减少后期因干燥而丧失的水分㊂(3)聚合物膜填充孔隙,增加了整体的密实度,抵抗收缩应变㊂乳液掺量影响砂浆内部密实度,养护温度影响水化反应,养护湿度则影响砂浆内部含水量,各个因素最终都会对水泥砂浆的干缩性能造成影响㊂
2.2.2㊀抗渗性与抗冻性
抗渗性的研究方法一般包括浸没吸水法㊁毛细吸水法和有压渗透法[43]㊂Peng等[44]采用微焦点X光计算机断层成像技术对EVA和SBR改性水泥砂浆的抗渗水性能进行了原位无损检测,为日后研究者追踪水泥基材料的渗透水提供了新方法㊂研究发现,聚合物乳液大大增强了改性砂浆的抗渗性能,聚合物膜填充了液体迁移的通道,SBR改性砂浆的抗渗效果优于EVA改性砂浆㊂另一方面,有学者[45]通过电化学阻抗谱测得聚合物乳液增加了砂浆的离子迁移阻力,还通过扫描电镜技术观察到更紧密的微观结构㊂研究[46]发现聚合物乳液使砂浆孔结构得到改善,大孔数目减少,开口孔隙率逐渐降低,闭口孔隙率逐渐增加,这都使得离子渗透变得更难㊂抗冻性与水泥砂浆的渗水性息息相关,在砂浆孔隙中的水分冻结成冰后,体积变大,造成孔隙内部压力增大,局部应力集中,导致水泥基材料的膨胀破坏[47]㊂因此防止水分的过度渗入是改善抗冻性的重要方面㊂聚合物乳液改性砂浆低水灰比的特点也有利于减少冰的凝结,有研究明确表明聚合物乳液改性砂浆的抗冻性优于普通砂浆㊂
2.2.3㊀耐磨性
梅迎军等[48]发现在一定范围内,丁苯乳液改性水泥混凝土的磨损量随聚灰比的增加而下降,复掺钢纤维能进一步提升耐磨性与抗冲击性㊂但过量掺入乳液则会降低抗压强度,增强柔韧性,使抗冲击性和耐磨性下降㊂如前所述,乳液会使改性砂浆的抗压强度下降,而抗压强度越高,耐磨性越好,初期少量乳液可提高抗压强度,因此砂浆的磨损量较小㊂有研究表明在丙烯酸乳液改性砂浆中掺入矿渣和粉煤灰有利于提高耐磨性㊁抗氯离子渗透性和抗碳化性,矿渣的作用效果优于粉煤灰,还有学者提出了外掺料对改性砂浆的磨损强度预测方程㊂
2.2.4㊀抗腐蚀性与抗碳化性
聚合物乳液改性砂浆的抗酸性腐蚀较普通砂浆略有提升,但效果不明显㊂这可能与水泥砂浆自身呈碱性,氢离子与水化产物发生反应有关㊂虽然聚合物膜有包裹保护水化产物㊁阻止酸碱中和反应的作用,但不
㊀第8期石㊀鑫等:水分散聚合物乳液改性水泥砂浆的研究进展2501足以明显改善抗酸性腐蚀的效果㊂在碱性条件下的抗腐蚀性稍好,尹艳平等[49]的研究发现高掺量聚醋酸乙烯乳液改性砂浆在碱性环境下具备良好的抗腐蚀性㊂因此,改性砂浆的抗腐蚀性与其所处腐蚀环境有关,目前研究认为聚合物乳液对砂浆在酸性条件下的抗腐蚀改性效果不够显著㊂
水泥砂浆的碳化程度会对其耐久性造成重要影响,碳化后砂浆碱度降低,水泥石结构受到影响㊂有学者[36]通过碳化深度来评价VAE改性砂浆的抗碳化性,随着VAE掺量的增加,碳化深度显著下降,当掺量达到12%(质量分数)后,下降曲线趋于平缓㊂这是因为聚合物膜填充孔隙,增强了砂浆内部密实程度,碳化深度难以增加㊂有研究表明环氧树脂乳液在改善砂浆长期抗碳化性方面效果显著,张璐等[50]则认为密实度的提高主要由于环氧树脂与水泥浆料之间存在一定的网络渗透和耦合作用,有利于C-S-H凝胶和水泥颗粒填充在晶体表面和孔隙中,阻断CO2进入渠道㊂因此,密实度的提高才是聚合物乳液改性砂浆抗碳化性得到改善的关键㊂
3㊀聚合物乳液的作用机理
3.1㊀聚合物乳液对水泥水化的影响
聚合物乳液通常会延缓水化进程,乳液粒子包裹水泥颗粒[51],附着在水泥颗粒表面,吸附层堵塞水化产物的成核位点,抑制水泥水化反应㊂Kong等[52]首次利用激光共聚焦显微镜观测到聚合物在水泥颗粒表面形成的吸附层,并确定了水泥颗粒与表面的静电相互作用是吸附的驱动力,该吸附层呈单分子吸附㊂Kong 等[53]利用in-situ XRD技术定量追踪水泥水化过程中各相的变化,再与传统量热法相结合,研究发现,聚合物粒子表面电性是影响水化过程的重要因素,吸附速率和吸附量高度依赖表面电荷,阴离子乳液比阳离子乳液更能抑制水化反应㊂孔祥明等[54]提出的 有机水泥化学 这一概念,全面地概括了聚合物乳液在水泥颗粒表面的吸附㊁络合及自组装团簇等过程,这对研究者深入探究乳液对水化过程的影响有所帮助㊂孔祥明等[53,55]通过两种带有不同官能团的乳液,使乳液的表面电性不同,验证乳液粒子电性对水化过程的影响㊂但不同乳液具有不同的官能团,官能团会与水化产物发生化学反应,建立离子键或配位键,不同特性的官能团会对水化反应造成不同的影响㊂羟基可与浆体中[SiO4]中的O结合形成氢键,羟基与浆体中的钙离子发生反应,形成配位键㊂羟基还具有优异的亲水性,能够吸附在水泥颗粒表面,填充孔隙[56]㊂羧基首先分解成羧酸根离子(COO-)和氢离子(H+),羧酸根离子又会与砂浆中的阳离子(Na+㊁Ca2+㊁Al3+)形成离子键[57],相当于交织连接形成连续的结构㊂羧基还会通过络合作用使钙离子附着在乳液粒子表面,进而使硅酸根聚集在乳液粒子周围,使水泥表面硅酸根浓度降低,从而降低C-S-H成核速率,加之如前所述阴离子更能抑制水化反应,酯基与Ca(OH)2接触时,溶解的OH-会使酯基水解生成羧酸根离子,羧酸根离子则会继续与阳离子形成离子键㊂
无论是聚合物乳液粒子表面电荷导致的物理吸附,包裹水泥颗粒,吸附在表面,还是不同活性基团与水化产物发生化学反应,其本质都是延缓水化反应,从水化放热速率㊁放热量和初终凝时间均证实了这一点㊂近年来,诸多学者都已开始注意到聚合物乳液不同活性基团与水泥内部离子发生反应,形成结构紧密的络合体㊂聚合物乳液延缓水化过程的研究正朝着更深层次开展㊂
3.2㊀聚合物乳液对砂浆微观形貌的影响
聚合物乳液在失水后形成薄膜,这种薄膜会与水泥水化产物形成相互交织的三维空间网络结构[58]㊂Ohama模型与Konietzko模型均认为聚合物在水泥砂浆内部形成薄膜,薄膜又形成连续的网状结构㊂Zhang 等[59]将苯丙乳液改性水泥砂浆试样放入能够溶解水泥水化产物却不能溶解有机物的酸中,并通过SEM观察到腐蚀后残余下的聚合物膜,对比腐蚀前后的孔洞发现聚合物膜与水泥水化产物相互交织形成三维网状结构,这也证实了Konietzko模型的双重网结构㊂随着认识的深入,B-O-V模型在Ohama模型的基础上被提出,最大的不同是B-O-V模型提出养护条件对成膜过程的影响,干燥环境促进成膜过程[60]㊂Beeldens等[39]对此的理解是干燥养护条件下,水泥水化造成颗粒表面的吸力增加,促进了周围颗粒融合成膜㊂他还认为当养护温度低于最低成膜温度时,聚合物颗粒只作为填料并不会形成连续的膜结构㊂Gretz等[61]在Ohama模型的三个阶段基础上又增加了颗粒破裂融合阶段㊂Felton[62]认为,养护温度若低于聚合物最低成膜温度会影响聚合物颗粒堆积的紧密程度和破裂后的融合,进而影响水泥砂浆的结构㊂Ollitrault-Fichet等[63]观测到。