苯丙共聚乳胶粉水泥砂浆的性能研究

第12卷第3期2009年6月

建　筑　材　料　学　报

J OU RNAL OF BU ILDIN G MA TERIAL S

Vol.12,No.3

J un.,2009

收稿日期:2008207228;修订日期:2008209203

基金项目:国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAJ 05B03,2006BAJ 01A02);教育部博士点基金资助项目(20060247023)

第一作者:王培铭(1952—

),男,山东肥城人,同济大学教授,博士生导师,博士.E 2mail :tjwpm @ 文章编号:100729629(2009)0320253207

苯丙共聚乳胶粉水泥砂浆的性能研究

王培铭,　刘恩贵

(同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092)

摘要:研究了苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物乳胶粉(简称苯丙共聚乳胶粉或SA E 乳胶粉)改性水泥砂

浆的减水性、引气性、保水性、力学强度等物理性能.研究表明:SA E 乳胶粉具有一定的减水作用,在同一流动度下,水泥砂浆用水量随SA E 乳胶粉掺量增加而降低;SA E 乳胶粉的掺入可在新拌水泥砂浆中引入9.8%～13.0%的含气量;水泥砂浆在新拌阶段以及硬化阶段的保水能力随SA E 乳胶粉的掺入可显著改善;SA E 乳胶粉明显提高了水泥砂浆的抗折和黏结抗拉强度,降低了水泥砂浆的抗压强度,从而改善了水泥砂浆的柔韧性并提高了水泥砂浆-混凝土以及砂浆-EPS 板系统的界面区黏结抗拉强度.

关键词:苯丙共聚乳胶粉;改性;水泥砂浆;物理性能中图分类号:TQ172.79 文献标识码:A

Study on Properties of Styrene 2Acrylate Copolymer

Powder Modif ied Cement Mortar

W A N G Pei 2mi n g ,　L I U En 2g ui

(Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of

Education ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )

Abstract :The water 2reducing performance ,air entrainment ,water retention ,mechanical behavior of sty 2rene 2acrylate copolymer redispersible powder modified cement mortar wit h different polymer content were investigated.The research shows t hat t he redispersible powder has a water 2reducing role.The amount of water in t he mortar decreases wit h increasing redispersible powder content when t he flow value of fresh mortar is fixed.In t he redispersible powder modified mortar ,a p roper quantity of air between 9.8%and 13%is ent rained into cement mortar.Redispersible powder modified mortar has a markedly improved wa 2ter retention over ordinary cement mortar bot h in fresh and hardened stage.A noticeable increase in flexur 2al st rengt h and adhesion but no imp rovement in comp ressive strengt h are shown in t he redispersible pow 2der modified mortar compared wit h ordinary cement mortar.Thus ,t he flexibility of ordinary cement mor 2tar has been imp roved ,meanwhile ,t he interface bond tensile st rengt h of mortar 2concrete and mortar 2EPS board system has also been enhanced.

K ey w ords :styrene 2acrylate copolymer redispersible powder ;modify ;cement mortar ;p hysical p roperty

干混砂浆是经干燥筛分处理的细集料与胶凝材

料以及根据需要掺入的保水增稠材料、化学外加剂、矿物掺和料或按一定比例混合其他组分而成的固态

混合物[1].胶凝材料可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料.可再分散乳胶粉是常用的有机胶凝材料,它是通过喷雾干燥以聚乙烯醇为保护胶体的聚合物乳

液而得到的粉末,可改善新拌水泥砂浆的性能以及硬化水泥砂浆的柔性和力学性能.

目前,工业化生产的可再分散乳胶粉品种主要有弹性粉末和热塑性粉末2种[2].弹性粉末有苯乙烯-丁二烯(styrene2butadiene rubber,SBR);热塑性粉末有乙烯-醋酸乙烯酯(et hylene2vinyl ace2 tate,EVA),醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯(vinyl ace2 tate2vinyl versatate,VaVeoVa),苯乙烯-丙烯酸酯(styrene2acrylate,SA E),聚丙烯酸酯(polyacrylic ester,PA E)等.

近来,对于EVA乳胶粉在水泥基材料中的作用研究较多[327],而SBR,VaVeoVa,SA E,PA E乳胶粉在水泥基材料中的作用研究则鲜有报道.

SA E乳胶粉是一种在化学组成和大分子链段结构上与EVA乳胶粉不同的有机胶凝材料.EVA 为醋酸乙烯与乙烯单体共聚的产物,其分子主链比较柔软,形成的乳胶膜具有良好的柔性和塑性,但耐水性、耐溶剂性和耐酸性不太理想并且强度不高.而SA E则是一种以苯乙烯改性的丙烯酸酯系共聚物,因共聚物中引入了苯乙烯链段,使乳胶膜的耐水性、耐碱性、黏结性及强度提高.基于目前SA E乳液的研究[8216]以及干混砂浆的发展需要,笔者认为探索用SA E乳胶粉来配制相应的干混砂浆具有积极意义.因此,本文着重研究SA E乳胶粉对水泥砂浆的作用,探讨SA E乳胶粉掺量的变化对新拌水泥砂浆物理性能和硬化后力学性能的影响规律.

1　试验

1.1　原材料

水泥为安徽海螺水泥有限公司生产的海螺PⅡ52.5R级硅酸盐水泥,其物理性能和主要化学组成如表1,2所示;ISO标准砂;乳胶粉为易来泰股份公司生产的SA E乳胶粉FX7000,其基本参数如表3所示;自来水.

表1　水泥的物理性能

T able1　Physical properties of ordinary Portland cement

Density /(g・cm-3)

Specific area

/(m2・kg-1)

Setting time/min

Initial Final

Compressive strengt h/MPa

3d7d28d

Flexural strengt h/MPa

3d7d28d

3.2386.012619239.049.060.6 6.97.88.4

表2　水泥的化学组成

T able2　Chemical composition(by m ass)of ordinary Portland cement% SiO2CaO Al2O3Fe2O3MgO SO3K2O TiO2BaO IL 21.365.1 5.1 2.9 1.1 1.80.70.20.3 2.4

表3　SAE乳胶粉的基本参数

T able3　Description of the SAE powder

Bulk density/(kg・L-1)p H value Min.film building temp./℃G lass transition temp./℃Ash content(by mass)/%

0.58.00159.5

1.2　试验方案

1.2.1　试样配比

SA E乳胶粉的掺量为水泥质量的0～20.0%,水灰比根据新拌水泥砂浆的流动度(170±5)mm 确定,具体配比如表4所示.

1.2.2　试样制备及测试

水泥砂浆试样成型、养护、抗压及抗折强度测定均参照G B/T17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》,J C/T984—2005《聚合物水泥防水砂浆》进行.胶砂流动度测定参照G B/T2419—2005《水泥胶砂流动度测定方法》进行.新拌水泥砂浆含气量参照BS EN101527—1999《砖石工程用灰浆的试验方法:新鲜灰浆中空气含量的测定》、用带有手动空气压力泵(容量为1L)的含气量测定仪进行测定.新拌水泥砂浆保水性参照DIN1855527《对含有矿物黏合剂的砂浆的检验:用滤板实验法测定新制砂浆保水性》、用滤纸法进行测定,其计算公式为:

保水率=

滤纸吸水后圆盘中砂浆试样的含水量

滤纸吸水前圆盘中砂浆试样的含水量

×100水泥砂浆黏结抗拉强度参照DB31/T366—2006《外墙外保温专用砂浆技术要求》测试.用橡胶成型框在混凝土板和EPS板上成型尺寸为50mm ×50mm×5mm的水泥砂浆试块,每组成型8块, 24h后脱模,置入恒温恒湿((20±2)℃,R H(65±10)%)养护室养护至预定龄期,用高强度黏结剂将

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