2011苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究
苯丙乳液的改性及性能研究
摘要目前人们对生活品质的要求在不断提高，绿色环保的理念深入人心，苯丙乳液作为水性涂料的成膜物质具有污染小，成膜温度低，粘结强度高等优点。
但是在耐水性，防腐性，耐磨性等方面存在一些不足，因此对其进行功能化改性受到了广泛的重视。
本文首先综述了近年来石墨烯，有机硅，有机氟，自交联单体等功能性原料改性丙烯酸酯乳液的研究进展，同时详细的介绍了改性后的丙烯酸树脂乳液的应用，并对今后的发展进行展望。
其次利用不同的功能单体对苯丙乳液进行改性，并对制备的乳液的性能进行一系列的分析和研究。
研究结果表明，采用羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸、双丙酮丙烯酰胺/己二酸二酰肼、乙烯基三乙氧基硅烷为交联单体，当羟甲基丙烯酰胺/丙烯酸含量为5%时，乳液的吸水率达到最低; 双丙酮丙烯酰胺和己二酸二酰肼比例为1:1时，乳胶膜的交联度最大; 乙烯基三乙氧基硅烷含量为4%时，乳胶膜表现出了优异的耐热性能，且乳液及乳胶膜的综合性能达到最好。
最后采用KH560、KH570和KH590三种硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行表面修饰，然后通过机械共混的方法将功能化氧化石墨烯添加到苯丙乳液中完成对苯丙乳液的改性。
结果表明，KH560、KH570和KH590添加量分别为0.5%、0.7%、0.3%时，乳液的防腐蚀性能、耐介质性和耐盐雾性能达到最优。
研究还发现，采用反应型乳化剂SR-10，且当叔碳酸乙烯酯和苯乙烯的质量比为1:9时乳液的吸水率最低，乳液和乳胶膜的综合性能最好。
关键词苯丙乳液；自交联；氧化石墨烯；硅烷偶联剂；叔碳酸乙烯酯AbstractIn recent years, people's requirements for quality of life are constantly improving, and the concept of green environmental protection is deeply rooted in people's minds. As a film-forming substance for water-based paints, styrene-acrylic emulsion has advantages of low pollution, low film forming temperature and high bonding strength. However, styrene-acrylic emulsion has some shortcomings in water resistance, corrosion resistance and wear resistance, so its functional modification has received extensive attention.First, the research progress of acrylate emulsion modified by graphene, silicone, organic fluorine and self-crosslinking monomer in recent years were reviewed in this paper. The application of modified acrylic resin emulsion was introduced in detail, and the future development was prospected. Then styrene-acrylic emulsion was modified by different functional monomers, and the properties of the prepared emulsions were analyzed and studied. The results showed that the water absorption rate of the emulsion was the lowest when the amount of hydroxymethylacrylamide/acrylic acid was 5%, using hydroxymethylacrylamide/acrylic acid, diacetoneacrylamide/adipic acid dihydrazide and vinyltriethoxysilane as crosslinking monomers; when the ratio of diacetone acrylamide to diacylhydrazide adipate was 1:1, the crosslinking degree of latex film was the highest; and when the content of vinyltriethoxysilane was 4%, the latex film showed excellent heat resistance, and the comprehensive properties of the latex and the latex film were the best. Finally, three silane coupling agents KH560, KH570 and KH590 were used to modify the surface of graphene oxide, and then functional graphene oxide was added to styrene-acrylic emulsion by mechanical blending to achieve the modification of styrene-acrylic emulsion. The results showed that the anti-corrosion, medium resistance and salt spray resistance of the emulsion were the best when the dosages of KH560, KH570 and KH590 were 0.5%, 0.7% and 0.3% respectively. It was also found that when reactive emulsifier SR-10 was used and the mass ratio of tertiary vinyl carbonate to styrene was 1:9, the water absorption rate of the emulsion was the lowest, and the comprehensive properties of the emulsion and the latex film were the best.Key words Styrene-acrylic Emulsion；Self-crosslinking；Graphene oxide；Silane coupling agent；Vinyl tertiary carbonate目 录摘要 (I)Abstract (III)第章绪论1 (1)1.1 概述 (1)1.2 丙烯酸乳液的功能化改性 (1)1.2.1 石墨烯改性 (1)1.2.2 环氧树脂改性 (2)1.2.3 有机硅改性 (3)1.2.4 有机氟改性 (3)1.2.5 其他方法改性 (4)1.3 自交联单体对丙烯酸乳液的改性 (5)1.3.1 羟甲基丙烯酰胺及其衍生物的交联体系 (5)1.3.2 酮肼的交联体系 (5)1.3.3 甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）交联体系 (6)1.4 功能性丙烯酸乳液的应用 (7)1.4.1 功能性涂料 (7)1.4.2 粘合剂 (7)1.5 展望 (7)1.6 本本本的研究目的及意本 (8)1.7 本本本的本要研究内容 (8)1.8 本论文的本本本本 (8)第2章含氟自交联苯丙乳液的改性及性能研究 (9)2.1 概述 (9)实实部分2.2 (9)2.2.1 实实原料和实实设备 (9)2.2.2 乳液的合成 (11)2.2.3 性能测试 (12)2.3 结果与结论 (13)2.3.1 N-MA/AA对乳液性能的影响 (13)2.3.2 DAAM和ADH对乳液性能的影响 (19)2.3.3 硅氧烷（VTES）对乳液性能的影响 (22)2.4 本章小结 (27)第3章石墨烯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (29)3.1 概述 (29)3.2 实实部分 (29)3.2.1 实实原料和试实设备 (29)3.2.2 实实过程 (30)3.2.3 性能测试 (31)3.3 结果与结论 (32)3.3.1 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的红外分析 (32)3.3.2 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的热重分析 (34)3.3.3 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的接触角分析 (35)3.3.4 不同硅烷偶联剂改性氧化石墨烯的扫描电镜分析 (36)3.3.5 不同硅烷偶联剂功能化的氧化石墨烯改性苯丙乳液的性能分析 (37)3.4 本章小结 (41)第4章叔碳酸乙烯酯改性苯丙乳液的制备及性能研究 (43)4.1 引引 (43)4.2 实实部分 (43)4.2.1 实实原料和实实设备 (43)4.2.2 乳液的合成 (44)4.2.3 性能测试 (45)4.3 结果与结论 (45)4.3.1 不同叔碳酸乙烯酯含量对苯丙乳液的影响 (45)4.3.2 不同乳化体系对苯丙乳液的影响 (49)4.4 本章小结 (53)结论 (55)参参文献 (57)攻攻硕士学位期攻所发表的论文 (63)致谢 (65)第1章绪论1.1概述近年来全球范围内环保法规的收紧，政府对涂料行业有机化合物（VOC）的排放量提出了更加严格的要求。
苯丙乳液的改性研究
研究报告及专论粘接卸∞，Ｐ７（７）苯丙乳液的改性研究甘孟瑜，谈尊燕，杨治国（重庆大学化学化工学院，重庆４０００４４）摘要：在苯丙乳液制备的基础上，探讨了丙烯酸、Ｎ－羟甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、丙烯腈和三聚氰腚等不同改性荆对乳液性能的影响。
关键词：苯丙乳液：改－胜剂：改性研究中图分类号：ＴＱ４３３４’３３文献标识码：Ａ文章编号：１００１—５９２２（２００６）叭一００２５一０２苯丙乳液是由苯乙烯、丙烯酸酯类和少量丙烯酸共聚的乳液，此乳液被广泛地用于涂料行业：虽然苯丙乳液具有优良的性能．但存在成膜温度高、胶膜硬度低、耐水性差等缺点。
本文采用种子半连续法合成了一种苯雨乳液，叉用多种改性单体对其进行了共聚改性，考查了各种改性方法的效果。
１实验部分１１实验原料甲基丙烯酸甲酯，化学纯，天津市化学试剂研究所；丙烯酸丁酯，分析纯，天津市光复精细化工研究所；丙烯酸，分析纯，中国医药Ｅ海化学试剂公司；苯乙烯，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；过硫酸钾，化学纯，中国上海建新试剂厂；十二烷基苯磺酸钠，化学纯．中国医药集团上海化学试剂公司；碳酸氧钠，化学纯，重庆北碚化学试剂厂；ｏＰ－１０，化学纯，无锡市科技实验二厂：丙烯腈，化学纯，上海三爱思试剂有限公司；三聚氰胺，化学纯，北京福星化工厂；Ｎ一羟甲基丙烯酰胺，化学纯，天津化学试剂研究所；二乙烯基苯．化学纯，天津化学试剂研究所。
１．２实验方法１２．１苯丙乳液的制备在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入乳化剂、水及苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯（１：１），搅拌预乳化，然后升温至８００ｃ，加入部分引发剂和缓冲剂制各种子乳液。
在２～３ｈ内滴加完丙烯酸丁酯和丙烯酸（１２：１）的混合单体，同时滴加剩余引发剂，滴加完毕后，保温３ｈ并以氨水调节ｐＨ值到７～８，得到苯丙乳液。
１２２乳液的改性在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的四口烧瓶中加入２０％的苯丙乳液，搅拌、升温到８０℃，将剩余乳液、改性单体及改性剂在ｌｈ左右同时连续匀速滴加到体系中，滴加完毕后，保温１ｈ左右并【＝ｌ氨水调节ｐＨ值到７—８，自然冷却，出料。
苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究
苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究朱明胜【摘要】采用复配技术制备苯丙乳液改性水泥修补砂浆,并进行性能研究.探讨了聚合物乳液、偏高岭土、煅烧膨润土等外加剂对该砂浆物理性能的影响.结果表明:苯丙乳液的掺入虽然在一定程度上降低了砂浆的抗压强度,但显著改善了水泥砂浆的和易性和需水量.通过掺加偏高岭土或煅烧膨润土等火山灰活性掺合料可弥补砂浆力学性能的不足.【期刊名称】《水泥技术》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】3页(P31-33)【关键词】苯丙乳液改性砂浆;稠度;凝结时间;强度【作者】朱明胜【作者单位】新疆凯盛建材设计研究院,新疆乌鲁木齐830000【正文语种】中文【中图分类】TU578.12普通水泥砂浆因收缩大、粘结强度低等原因较少用于裂缝的修补，而通过聚合物乳液改性水泥砂浆可提高其工作性能，减少浆体收缩，提高粘结强度，改善防水抗渗能力及抗冻融能力，降低纯聚合物材料的费用等。
苯丙乳液(SAE)是由丙烯酸与苯乙烯单体共聚而成的一类共聚物。
苯丙乳液改性砂浆的粘结性能、抗渗性能也较好。
用于水泥改性的苯丙乳液的典型特性是：固体含量通常较高，玻璃化温度低于零度，成膜性能好。
膨润土具有强烈的吸水性、膨胀性、胶结性、分散性、触变性及阳离子交换性等特性，目前，广泛利用膨润土制作防水材料。
以前有不少试验研究的是聚合物乳液掺量较大情况下的聚合物混凝土的各种性能。
与现有大多数文献资料的研究不同，本文采用小剂量苯丙乳液(SAE)与水泥、砂子及煅烧膨润土(偏高岭土)按一定比例配制而成一种聚合物水泥砂浆，研究小剂量聚合物对水泥砂浆性能的影响。
水泥：P.O.42.5型水泥；骨料：河砂，表观密度ρ=2.61g/cm3，含泥量＜3%，颗粒级配0.315～5mm；苯丙乳液：固体含量43%；自制煅烧膨润土和偏高岭土及市售磷酸三丁酯系消泡剂。
以水泥：砂：水质量比为53:160:33作为砂浆基准配比，偏高岭土、煅烧膨润土按5%的比例等量取代水泥做单因素实验，苯丙乳液按水泥用量的0、0.5%、1%、3%、5%、8%、10%分别掺入各试验配比中，消泡剂为苯丙乳液掺量的1.5%。
聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究
聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究张金喜1,金珊珊1,张 江1,2,王德志3(11北京工业大学交通工程重点实验室,北京 100124;21首都公路发展集团公司,北京 100087;31秦皇岛市交通局,河北秦皇岛 066000)摘 要:为开发高性能的表面修补材料,选用2种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性,并对聚合物乳液改性水泥砂浆进行了室内抗压强度、抗折强度、黏结抗折强度、吸水率和孔结构分析等试验.结果表明,聚合物乳液的使用明显提高了砂浆与原混凝土的黏结抗折强度、降低了砂浆的吸水率,改善了砂浆的孔结构分布形态.关键词:聚合物;强度;吸水率;孔尺寸中图分类号:TU 528141文献标志码:A 文章编号:0254-0037(2009)08-1062-07收稿日期:2008203218.基金项目:人事部留学人员科技活动项目择优资助项目;河北省交通厅科技计划资助项目(Y-070112).作者简介:张金喜(1965—),男,河北保定人,教授. 由于早期在进行混凝土结构设计时过于注重利用其强度高、刚度大的特点,忽略了混凝土材料和结构耐久性方面的问题,导致某些混凝土设施,尤其是桥梁、道路这类工作环境较为恶劣的混凝土结构出现过早劣化现象[123],极大地影响了混凝土结构的正常使用,目前,最有效的方法就是将原表面已老化的混凝土去除,再涂抹新拌砂浆.该方法的有效性受修补材料本身的内在性能和与原结构混凝土的匹配性2个方面的影响.为开发高性能的表面修补材料,本文选用2种聚合物乳液对水泥砂浆进行改性,并针对聚合物乳液改性水泥砂浆的力学强度、渗透性、微观特性及与原混凝土的黏结性能等方面进行研究.1 试验材料及配合比111 材料选取 水泥采用北京兴发水泥有限公司生产的4215#基准水泥;砂为厦门艾思欧标准砂有限公司生产的ISO 标准砂;减水剂采用北京建筑工程研究院研制的萘系减水剂,减水率为18%;聚合物选择安徽生产的二甲基羟基硅油乳液(简称硅油乳液)和齐鲁石化生产的丁苯乳液作为对比材料,前者固体含量为70%,p H 值为6～8,后者固体含量为48%,p H 值为7～9;丁苯乳液稳定性良好,选用磷酸三丁酯为其消泡剂,选用非离子型的硅油为其稳定剂,2种试剂均为无色透明油状;硅油乳液稳定性很好,不需要其他助剂.为进一步提高聚合物乳液改性砂浆的性能,改善其内部结构,试验中还使用了磨细高炉矿渣粉(GG BS )和硅灰2种掺合料,其中磨细高炉矿渣粉(GG BS )为由首钢生产,密度为219g/cm 3;硅灰密度为211g/cm 3.112 配合比设计以砂浆的流动度P k =150±10mm 为控制指标,固定水泥和砂的质量比(简称灰砂比)C/S =1/3,同时调整聚合物乳液与水泥的质量比(简称聚灰比,包含水的聚合物乳液与水泥的比,而非纯聚合物与水泥的比)P/C 分别为5%、10%、15%、20%、25%,名义水灰比(简称水灰比)W/C =015,水包括实际加入的水和聚合物乳液所含有的水2部分,GG BS 的比例为取代水泥用量的30%[4-5],硅灰的掺量为GG BS 的5%.养护方式分为标准养护(简称标养)和干养2种,其中干养是指试件成型后在标准养护间放置24h ,脱模后在室温为20℃～25℃的室内养护,相对湿度控制在30%.试验所采用的具体配合比和养护方式如表1所示.除普通砂浆和掺入掺和料的砂浆外,其他类型的砂浆均使用了减水剂为水泥质量的1%.第35卷第8期2009年8月北京工业大学学报JOURNAL OF BEI J IN G UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.35No.8Aug.2009表1 试验配合比T able 1 Mix proportion for test 砂浆类型编号聚灰质量比P/C 水灰质量比W/C 普通0-X—0150-F—015B-5-X01050139B-10-X 01100137丁苯乳液改性B-15-X 01150135B-15-F 01150135B-20-X 01200132G-0-X —015掺入掺合料G-5-X —015G-5-F—015砂浆类型编号聚灰质量比P/C 水灰质量比W/C S-5-X 01050140S-10-X 01100139硅油乳液改性S-15-X 01150137S-15-F 01150137S-20-X 01200136S-25-X 01250135掺入掺合料的SG-0-X 01150137硅油乳液改性SG-5-X 01150137SG-5-F 01150137 注:编号中S 和B 后的数字为聚合物乳液的百分比掺量;G 和SG 后的数字代表硅灰相对GG BS 的掺量;编号末尾的X 代表标养,F 代表干养.图1 抗折强度、抗压强度随聚灰比的变化关系Fig.1 Relationship between flexural strength or compressive strength and polymer 2cement ratio2 力学性能试验211 抗折强度试验和抗压强度试验 抗折和抗压强度试验按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程J TG E30—2005》中规定的方法进行.图1为抗折强度和抗压强度随聚灰比的变化关系图,与普通砂浆相比,经硅油乳液和丁苯乳液改性后的水泥砂浆,其抗折强度和抗压强度均略有下降.随着聚合物乳液掺量的增加,改性砂浆的抗折强度和抗压强度均先增大后减小,峰值对应的掺量均为15%左右.这表明聚合物乳液的成膜作用对水泥砂浆的改3601 第8期张金喜,等:聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究善还不是很理想,尤其在掺量很少或者掺量过高时.图2为掺入GG BS 和硅灰的砂浆的抗折强度和抗压强度.抗折强度和抗压强度的变化趋势基本相同.比较0-X 、G-0-X 和G-5-X 三组数据可得,GG BS 的掺入(G-0-X )使强度略有下降,当掺入硅灰后(G -5-X )强度有所增加,可与普通砂浆强度持平.掺合料对于硅油乳液改性砂浆(SG-0-X 和SG-5-X )也有同样的作用效果,这说明硅灰有利于砂浆强度的提高.图2 掺入GG BS 和硅灰的砂浆的强度Fig.2 The strength of mortar with GG BS and silica fume图3所示为干养条件下各类砂浆的抗折强度和抗压强度.同为普通砂浆,干养条件下砂浆的强度(0-F )明显低于标养条件下的砂浆(0-X );而同为干养条件,改性砂浆的抗折强度和抗压强度普遍高于普通砂浆,且随着龄期的增长这种优势越趋明显,与文献[6]的试验结果吻合.其中以掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆的强度最高,这表明聚合物乳液和掺合料的使用有助于改善不利养护条件下水泥砂浆的力学性能.图3 干养条件下普通砂浆及改性砂浆的强度Fig.3 The strength of ordinary mortar and modified mortar under dry cure212 黏结抗折强度试验对于承受弯拉应力的混凝土结构的修补,在新老材料共同受力的过程中,其黏结界面的抗折强度起着重要的作用,而且新老材料黏结面的其他力学性能,如抗拉强度,抗剪强度也间接与抗折强度有关[7].本研究采用黏结抗折强度试验结果来表征新老砂浆间的黏结性能.黏结抗折强度试验聚合物乳液掺量取15%,硅灰的掺量取5%.即对表1中编号为0-X 、S-15-X 、B-15-X 、G-5-X 和SG-5-X 的5组材料进行黏结抗折强度试验.21211 试验方法及试件的制备黏结抗折强度试验采用文献[8]方法:将尺寸为4cm ×4cm ×16cm 的普通砂浆试件标养28d 后,使用切割机从正中间(8cm 处)将试件切成两半,然后在断面另一侧浇注新拌的普通砂浆或改性砂浆,制成新老砂浆的黏结试件,如图4所示.将试件养护7d 和28d 后测定其抗折强度,用于描述改性水泥砂浆与普通砂浆的黏结性能.4601北 京 工 业 大 学 学 报2009年21212 试验结果分析黏结抗折强度的试验结果如图5所示,聚合物乳液能有效提高改性砂浆的黏结抗折强度,提高幅度为20%～50%,且硅油乳液改性砂浆的黏结抗折强度显著高于丁苯乳液改性砂浆;掺入GG BS 和硅灰的砂浆的黏结抗折强度与普通砂浆的几乎相同,这说明掺合料对砂浆的黏结抗折强度影响甚微;将修补材料的黏结抗折强度与其抗折强度作比,硅油乳液改性砂浆的黏结抗折强度能够达到其自身抗折强度的47%～60%,丁苯乳液改性砂浆可达到39%～51%.图4 黏结抗折强度测定方法示意Fig.4 Sketch of test method of adhesive bending strength 图5 各组砂浆的黏结抗折强度Fig.5 Adhesive bending strength of each kind of mortar 3 吸水率试验吸水率试验聚合物乳液的掺量取15%,硅灰的掺量取5%,即对表1中编号为0-X 、S-15-X 、B -15-X 、G-5-X 和SG-5-X 的5组材料进行吸水率试验.311 试验方法及试件的制备本文采用文献[9]中的试验方法,选用尺寸为4cm ×4cm ×16cm 的水泥砂浆试件的吸水率试验为代用试验评价聚合物改性水泥砂浆的抗渗性能.首先,将试件标养28d 后放入烘箱中,35℃烘干24h ,75℃烘干24h ,105℃烘干48h ,接着将试件继续放在烘箱内降温干燥至常温,然后用保鲜膜和胶带将试件严格密封,在试件一端刻出315cm ×315cm 的正方形作为渗水口,用玻璃胶密封渗水口边缘.待玻璃胶硬化后将渗水口朝下直立放入水槽内,水槽内液面保持1cm 深度.浸水时间到期以后,取出试件,拆去密封层,擦干表面.把试件从浸水面开始按长度方向分为16等份,每份1cm.用利器把每份敲下,称重并记数.然后把试样在105℃下烘3d ,再次称重并记数.最后计算试件各个高度处的含水量.吸水率试验方法如图6所示.312 试验结果分析图7所示为28d 时各类砂浆的吸水率试验结果.普通砂浆、丁苯乳液改性砂浆及掺入GG BS 和硅灰的砂浆的含水量从浸水面至某一高度范围内较高且基本保持不变,这说明此高度内含水量已经达到饱和,3类砂浆的饱和含水量为7%～9%.然而,3类砂浆的饱水高度不同,高度越高说明吸水速率越快.吸水速率由快至慢依次为普通砂浆、丁基乳液改性砂浆和掺入掺合料的砂浆.与上述3类砂浆不同,硅油乳液改性砂浆和掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆并未饱和,这说明硅油乳液能够延缓水在砂浆中的渗透作用,可有效提高水泥砂浆的耐久性.掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆比较特殊,虽然含水量不高,但水能够在短期渗透至试件内较高的位置(10～12cm ),且在此范围内基本保持不变.产生这种现象的原因可能是由于其内部存在一定数量的连通孔隙通道,但是总可用孔隙的数量并不高.5601 第8期张金喜,等:聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究图6 吸水率试验示意Fig.6 Sketch of absorption test 图7 浸水28d 时不同高度处的含水量Fig.7 Water content of different hieght at 28d 4 孔结构分析试验孔结构按照孔径的大小混凝土中的孔可分为4类:凝胶孔(<10nm )、过渡孔(10～100nm )、毛细孔(100～1000nm )和大孔(>1000nm )[10211],其中大孔主要影响混凝土的强度,毛细孔和过渡孔主要影响混凝土的渗透性,对强度也有一定影响,凝胶孔则主要影响混凝土的收缩和蠕变性能.本试验聚合物乳液掺量取15%,硅灰的掺量取5%,对表1中编号为0-X 、S-15-X 、B -15-X 、G-5-X 、SG-5-X 、0-F 、S-15-F 、B-15-F 、G-5-F 和SG-5-F 的10组材料进行孔结构分析试验.411 试验方法本研究采用美国麦克公司生产的Micromeritic AutoPore Ⅳ9510型全自动压汞测孔仪测定砂浆的孔结构,测定孔直径范围为3～360000nm ,主要包括过渡孔、毛细孔和大孔,这是能影响砂浆和混凝土强度与渗透性的主要孔结构.412 试验结果分析1)将标养条件下各组砂浆龄期为28d 时的孔级配曲线绘制如图8所示.比较其中0-X 、S-15-X 和B -15-X 3组砂浆的孔级配曲线可见,均存在一个级配峰值,该峰值出现在10～100nm ,与普通砂浆相比,聚合物改性砂浆的孔级配峰值向孔径减小的方向移动,说明聚合物乳液的掺入细化了水泥砂浆的孔隙.从孔级配曲线的总体形态来看,聚合物乳液的掺入主要改变了10～1000nm 的孔结构,又根据Ollitrault 2Fichet [12]等通过实验研究得出的聚合物对水泥浆体中5nm 以下的孔几乎没有影响,以上综合说明聚合物乳液作用于水泥浆体时影响的主要是过渡孔与毛细孔,即主要对强度和渗透性起影响作用.力学试验和吸水率试验的结果在这里得到了验证.2)比较图8(a )中0-X 和G-5-X 两组砂浆的孔级配曲线可见,曲线峰值位置虽几乎相同,但掺加掺合料的砂浆的孔级配峰值明显小于普通砂浆,从曲线整体形态来看,掺合料的掺入主要改变了1000nm 以下的孔结构,减少了毛细孔的数量,增加了凝胶孔的数量,这是因为掺合料的掺入促进了水泥水化反应的发生,使水化产物含量增加,填充了毛细孔隙,从而凝胶孔数量增多.SG-5-X 在硅油乳液和掺合料的共同作用下,孔结构得到进一步改善,表现为总孔隙量较小,毛细孔数量少,砂浆中的孔隙主要为过渡孔和凝胶孔.3)图8(b )为干养条件下各类砂浆的孔级配曲线.比较0-X 和0-F 两组砂浆的孔级配曲线可知,0-F 的峰值位置明显向孔径增大的方向移动,毛细孔和大孔在砂浆内占较大比例,由此可见不利的养护条件将导致普通砂浆内部孔结构劣化,强度因此降低,这与力学试验得出的结论吻合.掺入聚合物乳液和掺合料的砂浆的孔级配并未出现类似的情况,与标养条件下砂浆的孔级配曲线相比,曲线形态相同,峰值仍保持在10～100nm ,这说明改性砂浆在不利的养护条件下仍能得到较好的内部孔结构.6601北 京 工 业 大 学 学 报2009年图8 不同条件下各类砂浆龄期为28d 时的孔级配曲线Fig.8 Pore size distribution of each kind of mortar at 28d under standard cure5 结论1)与普通砂浆相比,聚合物改性砂浆的抗折强度和抗压强度均略有下降,随着聚合物乳液掺量的增加强度先增大后减小,最佳掺量为15%左右;2)聚合物乳液和掺合料的掺入使砂浆在不利的养护条件下亦能获得较好的内部孔结构和较高的力学强度,这表明改性砂浆比普通砂浆更适合于条件复杂的现场施工;3)聚合物乳液的掺入能有效地提高改性砂浆的黏结抗折强度,提高幅度为20%～50%,且硅油乳液改性砂浆的黏结抗折强度显著高于丁苯乳液改性砂浆;而掺合料对砂浆的黏结抗折强度影响甚微;4)硅油乳液改性砂浆和掺入掺合料的硅油乳液改性砂浆的吸水率最低,在试验期内未出现饱水现象,而其他3种砂浆均不同程度的饱水,吸水率由低至高的排列顺序为:掺入掺合料的砂浆、丁苯乳液改性砂浆和普通砂浆;5)聚合物乳液和掺合料均具有细化水泥砂浆孔隙的作用,但二者对孔隙的影响范围不同,聚合物乳液主要改变10～1000nm 范围内的孔结构,表现为减少毛细孔数量,增加过渡孔数量;而掺合料主要改变1000nm 以下的孔结构,表现为毛细孔数量减少,凝胶孔数量显著增加.参考文献:[1]王德志,张金喜,张建华.沿海公路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀的调研与分析[J ].北京工业大学学报,2006,32(2):1872192.WAN G De 2zhi ,ZHAN G Jin 2xi ,ZHAN G Jian 2hua.Investigation on chloride 2induced corrosion in reinforced concrete bridge along seaside highway[J ].Journal of Beijing University of Technology ,2006,32(2):1872192.(in Chinese )[2]覃维祖.混凝土结构耐久性的整体论[J ].建筑技术,2003,34(1):19222.Q IN Wei 2zu.Holistic view of durability of conerete structures [J ].Architecture Technology ,2003,34(1):19222.(in Chinese )[3]魏华.混凝土结构耐久性评估与质量控制基础研究[D ].郑州:郑州大学,2004:122.WEI Hua.Furdamental research on durability assessment and quality control of concrete structure [D ].Zhengzhou :Zhengzhou University ,2004:122.(in Chinese )[4]郑克仁,孙伟,贾艳涛,等.矿渣掺量对高水胶比水泥净浆水化产物及孔结构的影响[J ].硅酸盐学报,2005,33(4):5202524.ZHEN G K e 2ren ,SUN Wei ,J IA Y an 2tao ,et al.E ffects of slag dosage on hydration products and pore structure of cement paste at high water to binder ratio[J ].Journal of the Chinese Ceramic S ociety ,2005,33(4):5202524.(in Chinese )[5]刘轶翔,邓德华,元强,等.矿渣掺量和水胶比对水泥砂浆强度及流动度的影响[J ].粉煤灰综合利用,2005(1):35236.L IU Y i 2xiang ,DEN G De 2hua ,YUAN Qiang ,et al.E ffect of slag content and water to binder ratio on strength and flowability of cement mortar[J ].Fly Ash Comprehensive Utilization ,2005(1):35236.(in Chinese )7601 第8期张金喜,等:聚合物乳液改性水泥砂浆基本性能研究8601北 京 工 业 大 学 学 报2009年[6]罗立峰,钟鸣,黄成造.钢纤维增强聚合物改性混凝土桥面铺装技术[M].广州:华南理工大学出版社,2004:49250.[7]赵志方,赵国藩,黄承逵.新老混凝土粘结抗折性能研究[J].土木工程学报,2000,33(2):67272.ZHAO Zhi2fang,ZHAO Guo2fan,HUAN G Cheng2kui.Research on adhesive bending behavior of young on old concrete[J].China Civil Engineering Journal,2000,33(2):67272.(in Chinese)[8]黄从运,张明飞,曾俊杰,等.聚合物乳液改性硫铝酸盐水泥修补砂浆的试验研究[J].化学建材,2006,22(5):34236.HUAN G Cong2yun,ZHAN G Ming2fei,ZEN G J un2jie,et al.Experiment study of polymer latex modified sulphoaluminate cement mortar for repair[J].Chemical Material for Construction,2006,22(5):34236.(in Chinese)[9]ZHAN GJin2xi,FUJ IWARA T.Resistance to frost damage of concrete with various mix proportions under salty condition[C]∥Frost Resistance of Concrete/From Nano2Structure and Pore S olution to Macroscopic Behavior and Testing.EssenG ermany:RIL EM,2002:3672374.[10]郭剑飞.混凝土孔结构与强度关系理论研究[D].杭州:浙江大学建筑工程学院,2006:327.GUO Jian2fei.The theoretical research of the pore structure and strength of concrete[D].Hangzhou:College of Civil Engineering&Architecture,2006:327.(in Chinese)[11]申爱琴.水泥与水泥混凝土[M].北京:人民交通出版社,2000:932103.[12]OLL ITRAUL T2FICHET R,G AU THIER C,CLAMEN G,et al.Micro2structural aspects in polymer2modified cement[J].Cement and Concrete Research,1998,28(12):168721693.Study on B asic Characteristics of PolymerLatex Modif ied Cement MortarZHAN G Jin2xi1,J IN Shan2shan1,ZHAN G Jiang1,2,WAN G De2zhi3(11K ey Laboratory of Traffic Engineering,Beijing University of Technology,Beijing,100124,China;21Capital Highway Development Group Corporation,Beijing,100087,China;31Qinhuangdao Transportation Bureau,Qinhuangdao,Hebei,066600,China)Abstract:Maintenance of concrete structure has become a hot topic at present.In order to develop high performance materials for repair of concrete structure,two species of polymer latex were selected to modify cement mortar.Experiments of compressive strength,flexural strength,adhesive bending strength, absorption,and pore structure analysis were executed on polymer latex modified cement mortar.The test results in lab showed that with the additive of polymer latex,the adhesive bending strength between mortar and old concrete was enhanced,the water absorption coefficients of mortar decreased,and pore structure of mortar was improved.K ey w ords:polymers;strength of materials;absorption coefficients;pore size(责任编辑 张士瑛)。
苯丙乳液改性水泥修补砂浆的制备与性能研究
２１ 苯 丙 乳 液掺 量 对 稠 度 的 影 响 ．
使 水 泥砂 浆 的水 化 硬 化 时 间 延 长 ， 同 时 由于 乳液 具 有 引 气 作 用 ， 消 泡 剂 而 只 能 消 除一 部 分 气 泡 ， 以改 性 砂 浆 所 存 在 较 多 的气 孔 ， 丙 乳 液 掺 量 越 多 苯 气 孔 也 越 多 ， 以强 度 持 续 结果表 明 ， 准砂浆 中 ， 基 随 苯 丙 乳 液 的增 加 ， 浆 的 ７ 抗 折 强 砂 ｄ 度 逐 步 降低 ， ２ ｄ 折 强 度 则 接 近 而 ８抗
普 通 砂 浆 的抗 折 强 度 （ ４ ， 要 是 图 ）主
聚 合 物 的保 水 性 能 在 起 作 用 。 抗 压
量为 ３ ％时 ， 水 量达 到最 小 值 ， 水 用 减 率 最 大 ， 达 到 ２ ． ， 后 随 着 苯 可 ２ ％ 随 ９ 丙 乳 液 掺 量 继 续 增 加 ， 浆 所需 水 量 砂 又 逐 渐 增 加 （ ２ 。 随 着 苯 丙 乳 液 图 ） 的 加 入 ， 泥 砂 浆 的 凝 结 时 间 延 长 水
合 物 的 改 性 作 用 是 因 为 乳 液 在 水 泥 水 化 的 同 时 ， 水 成 膜 ， 住 了 水 泥 失 包
实 验结 果 表 明 ， 丙 乳 液 的掺 人 苯 显著 改 善 了水 泥砂 浆 的流 动性 （ 图
动 性 变 化 具 有 一 定 的 规律 性 ， 量 为 掺 ３ ％时 ， 准 砂 浆 与 掺 入 高 岭 土 砂 浆 基 的流 动 性 最佳 ， 度 值 分 别 达 １ ８ 稠 ０ ｍｍ 和 ８ ｍｍ； 量 为 ５ ８ 掺 ％时 ， 人 煅 烧 膨 掺
是 苯 丙 乳 液 可 以起 到 “ 滚珠 ” 效应 ， 而
且 其 中含 有 的 表 面 活 性 剂 可 对 水 泥 有 分 散 的作 用 ， 此 可 以增 加 稠 度 ， 因
丙烯酸乳液改性水泥加固砂浆的性能研究
丙烯酸乳液改性水泥加固砂浆的性能研究
本文旨在探讨丙烯酸乳液改性水泥加固砂浆的性能。
主要研究内容如下：
一、丙烯酸乳液的来源和原理
1、丙烯酸乳液的来源：丙烯酸乳液是由丙烯酸和其他添加剂混合而成，可用于改善水泥砂浆和混凝土材料的力学性能。
2、乳液改性水泥的原理：乳液改性水泥是在普通水泥基础上掺加丙烯
酸乳液，通过乳液对水泥的隔离效应，形成了多孔体系，从而改善砂
浆的力学特性。
二、丙烯酸乳液改性砂浆的性能研究
1、抗拉强度：通过实验设计，研究结果表明，加入丙烯酸乳液可显著
提高砂浆的抗拉强度，而且随着乳液用量的增加，抗拉强度也呈现出
相应的增强趋势。
2、抗压强度：通过实验设计，研究发现，掺加丙烯酸可以明显改善水
泥砂浆的抗压强度，当乳液改性比例达到5％时，砂浆的抗压强度显著增加，而随着乳液改性比例的增加，砂浆的抗压强度也会逐步增强。
3、耐久性：丙烯酸乳液改性水泥对砂浆具有良好的耐久性。
通过试验
可以发现，乳液改性水泥砂浆在总量控制下具有更高的耐久性和耐压
力，而且具有耐卤素性能，可耐受振动及补偿性能等。
三、丙烯酸乳液改性砂浆的应用
实验证明，添加丙烯酸乳液后，水泥砂浆的力学性能明显改善，对墙体的强度、刚度及耐久性有着重要的影响，因此应运用于墙体修复、地基加固及渗漏处理等行业。
此外，丙烯酸乳液改性水泥砂浆还具有耐磨性和耐腐蚀性，可用于道路、桥梁加固和抗湿化等领域。
综上所述，丙烯酸乳液改性水泥对加固砂浆具有重要的改善作用；丙烯酸乳液改性水泥砂浆具有良好的抗拉强度、抗压强度和耐久性，可依次应用于道路、桥梁、墙体修复、地基加固和渗漏处理等行业。
2011苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究
用乙醇终止水化， 烘干后对其进行扫描电镜和能谱分 析，采用压汞法测定其孔径分布。 2 结果与讨论
2.1 力学强度 表 4 列出了苯丙乳液不同掺量时改性水泥砂浆
3d、7d、28d 三个龄期的抗压强度和抗折强度。
表 4 PMCM 的抗折、抗压强度
老混凝土被修补的表面一般存在较多的结构孔 隙 ，用 PMCM 对 其 进 行 修 补 时 ，由 于 聚 合 物 分 子 扩 散 能力强，在修补过程中会渗透到老混凝土的孔隙中，乳 液凝聚后产生的细丝能在修补界面形成聚合物联接 桥，增强了新老材料之间的联接作用；同时聚合物本身 具有较好的粘附性，在修补界面易形成柔性界面层，既 提高了 PMCM 与老混凝土的粘结强度，又改善了界面 过渡区的抗变形能力 。 可见，聚合物乳液通过 在修补界 面形成聚合物联结桥及柔性界面层来改善界面结构及 界面结合，从而有效提高了 PMCM 与老混凝土的粘结 强度。 2.3 收缩性
表 1 水泥的化学组成
%
CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 SO3 MgO K2O Na2O 烧失量 40.79 29.41 8.97 2.17 11.99 1.54 0.04 0.06 4.4
苯丙乳液
表 2 苯丙乳液的主要技术指标
固含量/% 56
pH 值 平均粒径/nm 黏度/MPa·s
7.0~8.3
聚灰 比/%
0 5 10 15 20 25
减水 剂/% 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
消泡 剂/% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
缓凝 剂/% 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1.2.2 成型和养护 用 拌 和 水 将 苯 丙 乳 液 稀 释 ， 参 照 欧 洲 标 准 EN
苯丙乳液改性砂浆的优化配比及其性能研究
第37卷第4期娃酸盐通报V o l.37N o.4 2018年 4月________________________BULLETIN OF TH E CH INESE C ER AM IC SO CIETY______________________________A p r il,2018苯丙乳液改性砂浆的优化配比及其性能研究邢小光1，许金余1’2，白二雷1，王谕贤1(1.空军工程大学机场建筑工程系，西安710038;2.西北工业大学力学与土木建筑学院，西安710072)摘要:针对工程渗漏、混凝土修补问题，研究了苯丙乳液对水泥砂浆的改性效果。
结果表明:砂浆中加入苯丙乳液 能够提高抗折强度、抗拉强度和粘结强度，分别提高最大为42. 8%、61. 8%和1.91 M P a;苯丙乳液对砂浆吸水率影 响十分显著，乳液掺量越大，吸水率越小;苯丙乳液能够改善砂浆的抗冻性、抗渗性、抗碳化性、耐腐蚀性和收缩率;龄期42d，改性砂浆的收缩量减少13.6%;改性砂浆的透水压力为2.4M P a,提高0.9M P a;改性砂浆的氯离子渗透 高度减少13.6%，且乳液掺量越大，氯离子的渗透高度越小。
关键词:苯丙乳液；力学性能；耐久性；改性机理中图分类号：T U528 文献标识码:A文章编号:1001-1625(2018)02-1174-07Optimum Proportion and Performance of Styrene-acrylicEmulsion Modified MortarXING Xiao-guang1 ,XU Jin-yua ,BAI Er-lei1, WANG Yu-xian(1. Department of Airfield and Building Engineering, Air Force Engineering University,Xian 710038 , China；2. College of Mechanics and Civil Architecture,Northwest Polytechnic University,Xian 710072,China)A bstract：In order to solve the problems of engineering seepage and concrete repair, the modified effectof styrene acrylic emulsion on cement mortar was studied. The results show that styrene acrylic emulsion can improve the flexural strength, tensile strength and bond strength of mortar, and the maximum increase is 42. 8% , 61.8% and 1.91 MPa respectively. The influence of styrene acrylic emulsion on the water absorption rate of mortar is obvious. The greater the amount of emulsion is, the smaller the water absorption rate is. Styrene acrylic emulsion can improve the frost resistance, impermeability, carbonization resistance, corrosion resistance and shrinkage of mortar. The age of 42 d, the shrinkage of modified mortar is 13.6%less than that of ordinary mortar. The seepage pressure of the modified mortar is 2.4MPa，increasing by 0• 9 MPa. The chloride penetration of modified mortar was reduced by 13.6%.And the greater the amount of emulsion is, the smaller the permeability of chloride ion is.Key words：styrene-acrylic emulsion ； mechanical property ； durability ； modification mechanism1引言砂浆是建筑工程中应用量大、使用面广的建筑材料之一，广泛应用于建筑物的修补、砲筑、粘接、抹面工 程中，但是建筑砂浆的专业化生产跟混凝土相比较发展缓慢。
苯丙乳液与PVA纤维对水泥砂浆力学性能的影响及增强机理研究_王毓发
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ Ｅｍｕｌｓｉｏｎ ａｎｄ ＰＶＡ Ｆｉｂｅｒ ｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔ Ｍｏｒｔａｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ
２．４
０．５０
由图３、图 ４ 可 知，ＰＶＡ 掺 量 在 ０～１．６ｋｇ／ｍ３ 范 围 内 时，随 ＰＶＡ 纤维掺量的增加，水泥砂浆的抗折和抗压强度明 显提高，分析其原因，主要 有 两 个 方 面：（１）ＰＶＡ 纤 维 贯 穿 在 水泥砂浆中，当水泥砂浆 受 到 外 力 作 用 时，ＰＶＡ 纤 维 能 分 散 和转移基体内的应力，此 外，ＰＶＡ 纤 维 还 具 有 延 缓 和 阻 止 基 体中微裂纹的扩展的作用，从而 使水泥砂浆的 强 度 提 高；（２） ＰＶＡ 纤维的 掺 入 大 大 增 强 了 水 泥 基 体 之 间 的 物 理 结 合 强
水泥
ห้องสมุดไป่ตู้
凝
结
时 间／ｍｉｎ 安
定
性
３ｄ强
度／ＭＰａ ２８ｄ
强
度／ＭＰａ
标号 初凝 终凝
抗折 抗压 抗折 抗压
４２．５Ｒ １５ ２３ 合格 ６．５ ３７．５ ７．０ ４２．５
表 ２ 苯 丙 乳 液 的 物 理 性 能
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｔｙｒｅｎｅ－ａｃｒｙｌｉｃ ｅｍｕｌｓｉｏｎ
在受到外力作用 时，这 种 结 构 有 利 于 应 力 的 分 散 和 转 移，从 而使水泥砂浆的抗折强度提高。苯丙乳液掺量 超过 １２％，砂 浆的抗折强度下降，而抗压强度随苯丙乳液掺 量 增 加 一 直 下 降，可能有以下３ 个 方 面：（１）苯 丙 乳 液 具 有 引 气 效 应，掺 入 后造成水泥砂浆孔隙率增大，结 构疏松，密 实 性 降 低，从 而 使 强度下降；（２）苯 丙 乳 液 的 加 入 破 坏 了 原 有 的 无 机 物 质 体 系 间的离子键，而在一定掺量下苯丙乳液与无机 体 系 间 所 形 成 的离子键、氢键、范 德 华 力 及 互 交 网 络 的 结 构 力 尚 不 足 以 弥 补所损失的键力，从而使强度下 降；（３）苯丙 乳 液 在 水 泥 水 化 产物中聚合后，成 为 水 泥 砂 浆 的 组 成 相，该 相 在 水 泥 砂 浆 中 占有一定体 积，其 弹 性 模 量 低 于 水 泥 浆 体 和 骨 料 的 弹 性 模 量，因此几乎不能承受力的作用，从而使强度下降 。 ［４，６，７］
苯丙乳液改性的研究与应用进展
行业动态2018·03141Chenmical Intermediate当代化工研究苯丙乳液改性的研究与应用进展＊夏 伟（海南科技职业学院 海南 571126）摘要：本文对最近几年苯丙乳液改性的运用和发展进行探究，详细阐述了有机氟、有机硅、环氧树脂、蒙脱土、纳米材质等几种苯丙乳液的改性，并指明苯丙乳液改性的发展趋势。
关键词：改性；苯丙乳液；探究；发展中图分类号：O 文献标识码：AProgress in the Research and Application of Styrene Acrylic Emulsion ModificationXia Wei（Hainan V ocational College of Science and Technology, Hainan, 571126）Abstract ：This paper explores the application and development of styrene acrylic emulsion modification in recent years, and expounds themodification of several kinds of styrene acrylic emulsion, such as organic fluorine, organosilicon, epoxy resin, montmorillonite, nano material and so on, and points out the development trend of the modification of styrene acrylic emulsion.Key words ：modification ；styrene acrylic emulsion ；exploration ；development苯丙乳液是由丙烯酸酯单体与苯乙烯聚合而成，在金属层涂料、建材涂料、粘合剂等领域被普遍运用。
苯丙胶乳水泥浆防气窜效果与失重规律分析
苯丙胶乳水泥浆防气窜效果与失重规律分析陆沛青;桑来玉;谢少艾;高元;张佳滢;康旭亮【摘要】During the WOC of cement slurry, gas channeling in the annulus caused by its weight loss is one of the important factors leading to the sustained casing pressure (SCP). Understanding the weight loss modes and law of cement slurry is an important way to prevent gas intrusion in the annulus. Taking the styrene-acrylic latex anti-gas channeling cement slurry system as the research object, the weight loss test of cement slurry was carried out by means of pressure conduction precision measuring device, and the pressure change data of cement slurry under different latex dosage, temperature, gas pressure and simulated wellbore depth were measured, and the anti-gas channeling effect evaluation and weight loss law analysis were carried out. The test found that the styrene-acrylic latex could still effectively prevent gas channeling when the gas-bearing formation pressure (18 kPa) was higher than the bottom pressure of slurry column (12-16 kPa). In this case, the pressure dropped rapidly after this system formed a thixotropic or gelled structure. As the hydration reaction went on, the pressure decreased slowly, then the pressure of cement slurry dropped rapidly again before the thickening, and the dangerous time of gas channeling should appear near the first inflection point. Based on the research results, the anti-gas channeling performance of cement slurry could be evaluated to select the anti-gas channeling cement slurry system suitable for high-pressure gas wells, and such results could provide testbasis for the establishment of cement slurry weight loss prediction model.%水泥浆候凝期间,因其失重引发的环空气窜,是导致气井环空带压的重要因素之一,掌握水泥浆失重模式与规律,是预防环空气侵的重要基础.以苯丙胶乳防气窜水泥浆为研究对象,采用压力传导精确测量装置进行了水泥浆失重试验,测量了不同胶乳加量、温度、气压、模拟井筒深度等条件下水泥浆浆柱压力的变化,进行了防气窜效果评价与失重规律分析.试验发现:在气层压力(18kPa)高于底部浆柱压力(12～16kPa)的情况下,苯丙胶乳水泥浆依然可有效防止气窜;水泥浆形成触变或胶凝结构后压力快速降低,随着水化反应进行压力缓慢降低,稠化前压力再次加速下降,而气窜应出现在第一拐点附近.基于该研究成果,可对水泥浆的防气窜性能进行评价,以优选出适合高压气井的防气窜水泥浆,并为建立水泥浆失重预测模型提供试验基础.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2019(047)001【总页数】7页(P52-58)【关键词】固井;防气窜;胶乳水泥浆;失重试验;失重模式;失重规律【作者】陆沛青;桑来玉;谢少艾;高元;张佳滢;康旭亮【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;中石化石油机械股份有限公司,湖北武汉 434014;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101;油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京)),北京 102249;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京 100101;中国石化石油工程技术研究院,北京 100101【正文语种】中文【中图分类】TE256+.7在固井过程中水泥浆候凝期间，因水泥浆失重引起的井底有效浆柱压力下降，是导致气井环空带压的重要因素之一[1]。
不同掺量的苯丙乳液对砂浆力学性能影响
■建筑材料第3卷第4期2018年8月收稿日期:2018-02-07作者简介:姜博(1988~),女,吉林省长春市人,工程师,硕士,从事科研管理工作。
1试验1.1原材料(1)水泥:采用吉林省亚泰集团生产的“鼎鹿”牌普通硅酸盐水泥,比表面积是368m 2/kg 。
其它物理性能见表1。
(2)砂子:采用的是石英砂,根据普通混凝土用砂级配区的标准(JGJ52-2006)在Ⅱ区范围内;(3)水:采用试验用普通自来水,符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准》要求;(4)苯丙乳液:固体含量53%;(5)粉煤灰(FA ):经过机械活化15min 后测定粉煤灰的45μm 方孔筛余19.3%,比表面积1454.5m 2/kg ;(6)硅灰(SF ):采用负压筛分仪测定45μm 方孔筛余7.0%,比表面积20379.7m 2/kg ;(7)减水剂:聚羧酸系高效减水剂。
1.2试验仪器本试验采用的仪器有:DKZ-5000型水泥电动不同掺量的苯丙乳液对砂浆力学性能影响姜博郑璐(吉林省建筑科学研究设计院吉林省建筑工程质量检测中心,吉林长春130011)摘要:聚合物砂浆的强度随苯丙乳液掺量的增加而降低,当苯丙乳液掺量为3%时不影响砂浆的正常使用强度,故此掺量为聚合物砂浆中苯丙乳液的最佳掺量。
不同拌和工艺对聚合物砂浆力学性能影响较大,试验采用2种不同拌和方法对比聚合物砂浆的力学性能,试验证明文中第2种拌和方法的聚合物砂浆力学性能较好。
关键词:苯丙乳液;聚合物砂浆;拌和工艺;力学性能中图分类号:TU521.4文献标识码:A文章编号:2096-2118(2018)04-0068-03Effect of Styrene Acrylate Emulsion with Different Amountson Mechanical Properties of MortarJIANG Bo ,ZHENG Lu(Jilin Province Construction Engineering Quality Test Center ,Jilin Research and Design Institute of Building Science ,Changchun Jilin130011,China )Abstract :The strength of polymer mortar decreases with the increase of the dosage of styrene acrylic emulsion.When the dosage of styrene acrylic emulsion is 3%,it does not affect the normal use strength of the mortar ,so the dosage is the best dosage of the styrene acrylic emulsion in the polymer mortar.The mechanical properties of polymer mortar were greatly influenced by different mixing processes.The mechanical properties of polymer mortar were compared with two different mixing methods.The test proved that the mechanical properties of the secondkinds of mixing methods were better.Keywords :styrene acrylic emulsion ;polymer mortar ;mixing process ;mechanical properties项目国家标准实测值凝结时间(h )初凝≥0:4502:00终凝≤10:0003:00安定性雷氏法≤5.0合格表1“鼎鹿”牌P ·042.5R 水泥物理性能图2不同掺量苯丙乳液对砂浆抗压性能的影响试验编号苯丙乳液掺量(固含量53%)抗压强度(MPa )抗折强度(MPa )28d 折压比3d28d156d3d28d156d 1031.6940.0745.54 6.33 6.458.430.162121.0336.6642.484.486.847.800.193322.1337.1543.084.857.657.930.214619.3524.5830.154.405.236.800.215101.9711.4512.652.003.503.100.31抗折试验机;YES-2000压力试验机;砂浆稠度测定仪;SBY-60标准恒温恒湿养护箱;DZ-2BC 型真空干燥箱。
乳液改性水泥砂浆的性能研究与应用
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ４ ９ ７ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） 一 ０ ４ — ０ ０ ０ ７ — ０ ３ 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ５ ７ ＋ ８ ． １ ２ ； Ｔ Ｕ ５ ０ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｌａ ｔ ｅ ｘ
材 料 研 究
一
酪 劂性防水 和混凝土缩构 囱防 卯 暴列报道
乳 液 改 性 水 泥 砂 浆 的 性 能 研 究 与 应 用
华卫东 ， 一 ， 姜 洪义 ， 周子夏 ， 赵 营 ｓ
（ １ ． 武汉理工大学 ， 湖ｊ Ｅ 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０ ； ２ ． 核工业北京地质研究院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ９ ；
Ｍｏ ｄ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ Ｃｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｍｏ ｒ ｔ ａ ｒ
Ｈｕ ａ Ｗｅ ｉ ｄ ｏ ｎ ｇ ￣ ， ２ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｈｏ ｎ ｇ ｙ ｉ ￣ ， Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｚｉ ｘ ｉ ａ ￣ ， Ｚ ｈ ａ ｏ Ｙｉ ｎ ｇ 。
（ １ ． Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ ， Ｈ ｕ ｂ ｅ ｉ ４ ３ ０ ０ ７ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｃ Ｎ Ｎ Ｃ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｕ ｒ ａ ｎ ｉ ｕ ｍ Ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，
砂浆用苯丙胶乳改性剂的研究
由于其性能优异 ， 工程上常常使 用不 同聚合物 乳 液 改性 的水 泥砂 浆作 为 特 种砂 浆 材 料 ， 于楼 地 用
板 、 面板 、 路 粘结 剂 、 体 防水 、 饰 涂 层 、 复材 料 整 装 修
的影 响 ， 出 了含有 两 种 配 剂 （ 得 消泡 剂 和 减水 剂 ） 的 ￥０ 丙胶 乳 较 合 适 的砂 浆 改性 剂 ， 可 显 著 提 ４０苯 它
用 ； 乳砂 浆 和 氯 丁 砂 浆 虽 然 也 有 比较 成 熟 的 产 丙
收 稿 日期 ：２０ ０ ２—０ ３—２ 修 订 日期 ： ０ ２—０ ８ ２０ ４—１ ０ 基 金项 目 ：广 州 大 学 ２０ 年 科 研 项 目 （Ｃ—Ｙ ０１ 【 Ｂ一０ ２ ） １９
（） ３胶乳 ：４０ ￥０ 苯丙胶乳
作 为胶 粘 剂 已大 量 用 于 建 筑 工 程 ． 究 发 现 ： 潮 研 在 湿 的碱 性条 件 下 ， 醋 酸 乙烯 酯 可 能分 离 而降低 砂 聚 浆性 能 ， 而其 产 品 质 量 难 以 过 关 ， 用 范 围受 到 因 使 限制 【 而苯 丙砂 浆 的 胶 灰 比较 低 ， ． 导致 其 价 格 与 聚醋 酸 乙烯 酯 改 性 砂 浆 的 价 格 持 平 ． 此 ， 索 新 因 探 的低成 本 聚 合 物 改 性 砂 浆 如 苯 丙 砂 浆具 有 一定 的
ＶＱ ． Ｎ ． １１ ｏ４
Ｊｌ ２３２ ｕｙ １ ０
文 章 编 号 ：６ １ ２９ ２ Ｙ ）４０ ８．５ １７－ ２ （Ｏ２ ０－０ ３０ ４
砂 浆用苯 丙胶 乳改 性剂 的研 究
彭春元 文梓芸２ ，
（． Ｉ广州 大学 土木 工程学 院 ， 广东 广州 ５ ００ ； ． １４５ ２ 华南 理工大学 材 料学 院 ， 广东 广州 ５０ ４ ） １６ １
苯丙共聚乳胶粉水泥砂浆的性能研究
２５８建筑材料学报第１２卷图１１水泥砂浆一ＥＰＳ板间黏结抗拉强度拉拔试验破坏情况Ｆｉｇ．１１Ｆａｉｌｕｒｅｆｏｒｍｓｏｆｍｏｒｔａｒ－ＥＰＳａｄｈｅｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ此时的黏结抗拉强度是ＥＰＳ板自身的抗拉强度（平均值为０．１３ＭＰａ）．可见，纯水泥砂浆对ＥＰＳ板几［５］乎无黏结能力．３结论ＳＡＥ乳胶粉具有一定的减水作用．在同一流动度下，随ＳＡＥ乳胶粉掺量的增加，水泥砂浆的用水量逐渐降低，减水率随之上升；ＳＡＥ乳胶粉的掺加可在新拌水泥砂浆中引入９．８０Ａ～１３．００Ａ的含气量；水泥砂浆的保水性随ＳＡＥ乳胶粉的掺加明显改善；ＳＡＥ乳胶粉提高了水泥砂浆在新拌阶段以及硬化阶段的保水能力，有效阻止了水分的散失；ＳＡＥ乳胶粉明显提高了水泥砂浆的抗折和黏结抗拉强度，从而改善了水泥砂浆的柔韧性并提高了水泥砂浆一混凝土以及水泥砂浆一ＥＰＳ板系统的界面区黏结抗拉强度；ＳＡＥ乳胶粉掺量为１．０％～５．０％时，水泥砂浆抗压强度与新拌水泥砂浆含气量没有对应关系；ＳＡＥ乳胶粉的上述作用相对于ＳＡＥ乳液来说有一定差异．参考文献：［１］王培铭．商品砂浆［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００８．ＷＡＮＧＰｅｉ—ｍｉｎｇ．Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｍｏｒｔａｒ［Ｍ］．Ｂｅｉｊ［ｎｇ：ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２００８．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［２］ＯＨＡＭＡＹ．Ｈａｎｄｂｏｏｋｏｆｐｏｌｙｍｅｒ－ｍｏｄｉｆｉｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｍｏｒｔａｒｓＦＭ］．ＰａｒｋＲｉｄｇｅ：ＮｏｙｅｓＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ，１９９５．［３］王培铭，张国防，吴建国．聚合物干粉对水泥砂浆的减水和保水作用［Ｊ］．新型建筑材料，２００３（３）：２５—２８．ＷＡＮＧＰｅｉ—ｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＧｕｏ－ｆａｎｇ，ＷＵＪｉａｎ—ｇｕｏ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｐｏｗｄｅｒｅｄｐｏｌｙｍｅｒｏｎｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｔｅｎｔｉｏｎｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒ［Ｊ］．ＮｅｗＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００３（３）：２５—２８．（ｉｎＣｈｉ—ｎｅｓｅ）［４］王培铭．张国防，吴建国，等．聚合物干粉对水泥砂浆耐久性能的影响［Ｊ］．中国水泥，２００４（１１）：１１卜１１４．ＷＡＮＧＰｅｉ—ｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＧｕｏ－ｆａｎｇ，ＷＵＪｉａｎ—ｇｕｏ，ｅｔａ１．Ｉｎ—ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｃｐｏｗｄｅｒｏｎｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．［６］［７］［８］［９］［ｉ０３［１１］ＣｈｉｎａＣｅｍｅｎｔ，２００４（１１）：１１１—１１４．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）王晓明，王堵铭．聚合物干粉对水泥砂浆凝结时间的影响［Ｊ］．新型建筑材料．２００５（３）：５１—５３．ＷＡＮＧＸｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧＰｅｉ—ｍｉｎｇ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｏｌｙｍｅｒｄｒｙｐｏｗｄｅｒｏｎｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒ［Ｊ］．ＮｅｗＢｕｉｌｄ—ｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ，２００５（３）：５１—５３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）王培铭，张国防．吴建国．聚合物干粉对水泥砂浆体积密度和吸水率的影响［Ｊ］．新型建筑材料，２００４（２）：２９—３１．ＷＡＮＧＰｅｉ－ｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＧｕｏ－ｆａｎｇ。
丙乳改性水泥砂浆试验研究
Ａｂ ｔａｃ ： Ｂｙｔ ｅｅ ｐ ｒ ｅ ｔ，ｔ ｓｅ ｐｏｅ ａ ｈ ｆｕ ｎ ｅｏ ｔ ｅｗａｅ ｅ ｎ ｔ ｎ ｏｙ ｅ ｅ ｎ ａｉ ｎｍｏ ｉ ｅ ｃｙ ｉ—ｍｕ ｓｏ ｓｒ ｔ ｈ ｘ ｅ ｍ ｎｓ ｉｉ ｘ ｌｒｄｔ ｔｔｅｉｌ ｅ ｃ ｆ ｈ ｔｒ ｍｅ ｔａｉ ａ ｄｐ ｌｍ ｒｃ ｍｅ ｔ ｔｏｏ ｄｆ ｄａ ｒｌｃｅ ｌｉｎ ｉ ｈ ｎ ｃ ｒ ｏ ｒ ｉ
ｏｄ ｃ ｎ ｒｔ Ｃ ｅ ｉ ｒ ｖ ｙ ｅｈ ｃｎ ｈ ｕｆｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ｆ ｌ ｏ ｃｅｅ ａ ｄ ｐ ｌ ｎ ｔ ｎ ｈ ｏ ｏ ｄｎ ｎ ｒａ ｅ ｉ ｈ ｈ ｌ ｏ ｃｅ ａ ｂ ｍｐ ｏ ｅｂ ｎ ａ ｉｇ ｔｅ ｓｒａ ｅ ｒｕ ｈ ｅｓ ｏ ｄ ｃ ｎ ｒｔ ， ｕｌ ｇ ｓ ｅ ｇ ｆｂ ｎ ｉｇ ｉ ｉｃｅ ｓｄ ｗ ｔ ｔｅ ｔｅ ｅ ｎ ｎ ｏ ｎ ｉ ｒ ｔ ｓ ｈ
Ｅ ｘｐｅ ｉ ｅｎ ｔ ｄｙ ｏｎ ｍ ｏｄｉ ｅ ｃ ｙ ｉ ｅｍ ｕｌｉ ｅ ｅｎ ｏｒａ ｒｍ ｔｓ ｕ ｆ ｄａ ｒｌ ｉ ｃ－ ｓｏｎ ｃ ｍ ｔｍ ｔ ｒ
Ｃ ＨＥＮＧ Ｈｏ ｇ ｑａ ｇ￣ＤＵ Ｘｉｏ ｇ ｎ ＨＯＵ Ｃ ａ － ｎ － ｉｎ ， ａ－ａｇ ， ｈ ｏｐｕ
黏结性能 ， 随聚灰 比的增加 ， 黏结拉拔强度有所增加 。 关键词 ： 改性水泥砂浆 ；丙乳 ；强度 ；工作性 能；黏结性能 中图分类号 ： Ｔ ２ ． １ Ｕ５ ８ ４ ０ 文献标志码 ： Ａ 文章编号： １０ — ５ ０ ２ １ ）５ ０ ９ — ３ ０ ２ ３ ５ （０ ０ ０— ０ ８ ０
ｓｒｎ ｔ ｓ ｅ ｅｓ ．ｈ ｄ ｘ ｏ ｃ ｍｐｅ ｔｅ ｇｈｒｄ ｃ ｔ ｅｉｃｅ ｓ ｆｗａｅ ｅ ｎ ａｉ Ｔｈ ｒｏ ｍａ ｃ ｂ ｎ ｉｇｂ ｔ ｅ ｒａ ｎｄ ｔｅ ｇｈｉ ｖ ｒｅＴ ｅｉ ｅ ｆ ｏ ｌｘ ｓ ｎ ｔ ｅ ｕ ｅｗｉ ｔ ｒａｅｏ ｒ ｎ ｒ ｈｈ ｎ ｔｒｃ ｍｅ ｔｒｔ ｏ． ｅｐｅｆｒ ｎ ｅｏｆ ｏ ｄｎ ｅｗｅ ｎｍｏ ｔｒ ａ
苯丙乳液对改性混凝土氯离子渗透性能的影响
Ｅｆ ｆｅ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ Ａｃ ｒ ｙ ｌ ｉ ｃ Ｅｍ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｃｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ Ｉ ｏ ｎ Ｐｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ
第１ 卷第 ２ 期２ ０ １ ６ 年１ １ 月
■ 建 筑 材 料
苯 丙乳液对 改性 混凝 土氯 离子渗透性能的影响
刘 刚 刘 悦 程 大 磊
（ 吉林省建筑科学研究设计 院 建材检测 与节能研究所 ， 长春 １ ３ ０ ０ １ １ ）
摘要 ： 本 文研 究 了养 护 制度 、 聚 合 物 掺 量 对苯 丙乳 液 改 性 混凝 土 抗 氯 离子 渗 透 深度 以及 其 微 观 结 构 的 影 响 。 结 果
ｐｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ ａ ｃ ｒ ｙ ｌ ｉ ｃ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ． Ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ ２８ ｄ ｓ ｔ ａ ｎ ｄａ ｒ ｄ ｃ ｕ ｒ ｉ ｎｇ， ｕｓ ｉ ｎｇ ７ｄ ｓ ｔ ａ ｎｄ ａ ｒ ｄ ｃ ｕ ｒ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ ２ １ ｄ ｒ ｏ ｏ ｍ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ — ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｉ ｓ ｂ ｅ ｔ ｔ ｅ ｒ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｐｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｚ ｏ ｎ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｍｏ ｄｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｗａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎ ｔ ｌ ｙ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｄ， ａ ｎ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ—ｄ ｉ ｍｅ ｎｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｎｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ， ｔ ｈｕ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄ ｅ ｉ ｏ ｎ ｐｅ ｎｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｐｔ ｈ ｏ ｆ ｍｏ ｄｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｎｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｗａ ｓ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉｃ ｆ ａ ｎｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｗｈ ｅ ｎ ｔ ｈｅ ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｉ ｓ ７ ％ ． ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄｅ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｎ ｅ — ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄｅ ｐ ｔ ｈ ｗａ ｓ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ６ ６． １ ％． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｓ ｔ ｙ ｒ ｅ ｎ ｅ ａ ｃ ｙｌ ｒ ｉ ｃ ｅ ｍｕ ｌ ｓ ｉ ０ ｎ； ｐ ｏ ｌ ｙ ｍｅ ｒ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ； ｃ ｈ ｌ ｏ ｒ ｉ ｄｅ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
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表 1 水泥的化学组成
%
CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 SO3 MgO K2O Na2O 烧失量 40.79 29.41 8.97 2.17 11.99 1.54 0.04 0.06 4.4
苯丙乳液
表 2 苯丙乳液的主要技术指标
固含量/% 56
pH 值 平均粒径/nm 黏度/MPa·s
7.0~8.3
876
1000
1.2 试验过程 1.2.1 配合比确定
在前期试验确定减水剂、 消泡剂及缓凝剂最佳添 加量的基础上设定聚合物乳液的掺量， 通过控制水泥 胶砂流动度保持在（170±5）mm 的原则确定其水灰比， 水泥胶砂流动度测定按 GB/T 2419-2005《水泥胶砂流 动度测定方法》进行。 材料配合比见表 3，表中各成分 掺量均为占水泥的质量分数。
196-1（与国际标准 ISO 679 等同）搅拌、成型试块。 随 后，将试块放入养护箱中，在 20℃、相对湿度 95%条件 下养护 24h，脱模。 最后在 20℃、相对湿度 65%条件下 养护至预定龄期。 1.2.3 力学强度测定
在 尺 寸 为 40mm×40mm×160mm 试 模 中 成 型 砂 浆 试块，试验方法及步骤参照 GB /T 17671-1999《水泥胶 砂强度检验方法》进行。 1.2.4 粘结强度测定
4#
3.64 25.44 4.56 27.88 5.88 31.69
5#
3.77 26.12 4.95 28.03 6.27 32.85
6#
3.65 25.66 4.82 27.52 5.80 31.82
由 表 4 可 知 ，当 聚 灰 比 较 小 （≤5%）时 ，改 性 砂 浆 的抗折、抗压强度均低于基准砂浆，但随着聚灰比的增 加，改性砂浆的抗折强度明显增大，且随聚灰比的增加 呈先增大后减小的趋势， 当聚灰比为 15%~20%时，改 性砂浆获得较大的抗折强度， 与基准砂浆相比 28d 抗 折强度提高了 39.00%~48.23%； 改性砂浆的抗压强度 无论在何种掺量下均略低于基准砂浆。 引起上述变化 的主要原因是：聚合物乳液失水形成膜结构，分布于水 泥水化产物之间，在有应力时起到架桥作用，能够有效 吸收和传递能量，抑制裂纹的形成和扩展；但由于其自 身弹性模量比水泥石低， 当复合体受压时起不到刚性 支 撑 作 用[2]，所 以 改 性 砂 浆 的 抗 压 强 度 要 比 基 准 砂 浆 的 抗压强度略低。 2.2 粘结强度
基 金 项 目 ：济 南 铁 路 局 基 金 计 划 项 目(G0603)。
1.1 原材料 水 泥 为 石 家 庄 某 特 种 水 泥 厂 产 42.5 级 快 硬 硫 铝
酸盐水泥，其化学组成如表 1 所示。 细集料为河砂，细 度模数 2.7，含泥量<1.5%，符合 JGJ52 标准要求。 聚合 物乳液选用北京某公司产的苯丙乳液， 其主要技术指 标见表 2。 选用了特别适用于细粒聚合物乳液的高效 液态消泡剂，它能很好地分散在乳液中 。 另外还自行配 制复合无机类减水剂 （硫铝酸盐水泥专用） 和缓凝剂 （主要成分为二水石膏）。 实验用水为普通自来水。
普通砂浆
荷载
PMCM
图 1 弯折粘结强度试验模型
1.2.5 收缩率测定 参照 JC/T 603-1995 《水泥胶砂干缩试验方法》进
行收缩性能的测试， 以比长仪测量试样长度变化来确 定收缩率。 试样收缩率按下式计算：
收缩率 St = L0 -Lt ×100% 250
式中，Lt — 某龄期测量读数，mm； L0 — 初始测量读数，mm； 250 — 试块有效长度，mm。
一般情况下， 修补材料与老混凝土之间的结合是 一个薄弱环节。在粘结界面上常有气孔或水膜层存在， 造成界面结构疏松、水化物晶体富集与定向排列；加之 修补材料与老混凝土的收缩性能不同， 使得界面处易 产生内应力；在载荷作用下，界面两侧材料因弹性模量 不同而产生不一致的变形， 界面易形成应力集中。 因 此， 提高修补材料与旧混凝土的界面粘结性能是裂缝 修补的关键[3]。 PMCM 与普通砂浆块的弯折粘结强度测 定结果见图 2。
聚灰 比/%
0 5 10 15 20 25
减水 剂/% 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
消泡 剂/% 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
缓凝 剂/% 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
1.2.2 成型和养护 用 拌 和 水 将 苯 丙 乳 液 稀 释 ， 参 照 欧 洲 标 准 EN
2010 年第 2 期 4月
混凝土与水泥制品 CHINA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS
2010 No2 April
苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究
张 水, 于 洋, 宁 超, 李国忠
（济南大学 材料科学与工程学院, 250022）
摘 要：针对水泥混凝土路面裂缝问题，用快硬硫铝酸盐水泥、苯丙乳液及适量外加剂研制了一种新型道路修补材料。 研究了 苯丙乳 液对 水泥 砂浆的 改性 效果 ，结果 表明：当 聚 灰 比 为 15%~20%时 ，与 空 白 试 样 相 比 ，改 性 砂 浆 28d 抗 折 强 度 提 高 了 39.00%~ 48.23%，28d 弯折粘结强度提高了 45.01%~49.60%，且收缩率较小。 同时用扫描电镜、能谱分析仪及压汞仪对改性砂浆的 微观 结构 和孔径分布进行了观测和分析，探讨了苯丙乳液对水泥砂浆的改性机理。
为确保行车安全，延长道路使用寿命，对路面裂缝 应及时进行修补。 聚合物改性水泥砂浆(PMCM)作为一 类新型的修补材料，具有抗折强度高、收缩率小、抗渗 性能优、对老混凝土粘结强度高等优点，在水泥混凝土 路面的修补加固中得到广泛应用 。 对于路面裂缝，一般 要求在不停止交通运营的条件下进行修补， 较多的情 况是白天运营，夜间修补，有的只能在运营空隙的几个 小时内进行修补， 这就要求采取有效措施进行快速修 补。 为此，本文选用快硬硫铝酸盐水泥、苯丙乳液及适 量外加剂制备 PMCM， 研究了 PMCM 的抗折强度、收 缩性以及与老混凝土的粘结强度， 获得了一种综合性 能良好的道路修补材料。 1 试验
粘结强度/MPa
5.6
3d
5.4
7d
5.2
28d
5.0
4.8
4.6
4.4
4.2
4.0
3.8
3.6
3.4
3.2
3.0
0
5
10 15
20 25
聚 合 物 掺 量 /%
图 2 PMCM 与普通砂浆块的弯折粘结强度
- 10 -
张 水，于 洋，宁 超，等
苯丙乳液改性水泥砂浆的性能研究
由图 2 可知，掺加苯丙乳液后提高了 PMCM 与普 通砂浆块的弯折粘结强度。在试验掺量范围内，弯折粘 结强度随聚灰比的增加出现先增加后又降低的趋势， 当聚灰比为 15%~20%时，PMCM 与普通砂浆块具有较 大的弯折粘结强度，与基准试样相比，其 28d 弯折粘结 强度增大了 45.01%~49.60%。
0 前言 水泥混凝土作为当今建筑材料中使用最广泛、应
用量最大的一种工程材料， 应用于路面建设已有一百 多年的历史。 水泥混凝土路面具有强度高、稳定性好、 耐久性好、日常养护工作量少、施工机械简单、抗水害 能力强、水泥来源广以及便于夜间行车等优点，在国内 得到了迅速发展。 但是，水泥混凝土路面暴露在自然环 境中，受温度应力、干湿循环、冻融循环等自然因素的 影响，同时由于车辆的冲击、磨损，路面常常出现各种 类 型 的 破 损 现 象 ，其 中 裂 缝 破 损 最 为 严 重 、普 遍[1]。
1.2.6 形貌观察 将养护 28d 的 PMCM 断开， 取其中一个小断面，
用乙醇终止水化， 烘干后对其进行扫描电镜和能谱分 析，采用压汞法测定其孔径分布。 2 结果与讨论
2.1 力学强度 表 4 列出了苯丙乳液不同掺量时改性水泥砂浆
3d、7d、28d 三个龄期的抗压强度和抗折强度。
表 4 PMCM 的抗折、抗压强度
采 用 弯 折 方 法 测 定 PMCM 与 普 通 砂 浆 非 成 型 面 的粘结强度。 弯折粘结试验方法为：将尺寸为 40mm× 40mm×160mm 的普通砂浆块从中间锯断，取其中一半 放入试模中与改性砂浆重新成型，养护至规定龄期，然 后用抗折试验机测定其抗折强度（如图 1），若试样在 粘结界面处被破坏，则试验结果即为 PMCM 的粘结强 度。
老混凝土被修补的表面一般存在较多的结构孔 隙 ，用 PMCM 对 其 进 行 修 补 时 ，由 于 聚 合 物 分 子 扩 散 能力强，在修补过程中会渗透到老混凝土的孔隙中，乳 液凝聚后产生的细丝能在修补界面形成聚合物联接 桥，增强了新老材料之间的联接作用；同时聚合物本身 具有较好的粘附性，在修补界面易形成柔性界面层，既 提高了 PMCM 与老混凝土的粘结强度，又改善了界面 过渡区的抗变形能力 。 可见，聚合物乳液通过 在修补界 面形成聚合物联结桥及柔性界面层来改善界面结构及 界面结合，从而有效提高了 PMCM 与老混凝土的粘结 强度。 2.3 收缩性
关键词：苯丙乳液；水泥砂浆；改性效果；道路修补材料 Abstract: Rapid hardening sulphoaluminate cement, styrene -acrylic emulsion and the proper amount of additives are selected to prepare a new kind of pavement repairing materials aiming at concrete pavement cracks. The modification effects of the styrene-acrylic emulsion on the cement mortar are studied. The results indicate that when the range of polymer/cement ratio (mp/mc) is from 15% to 20%, the 28 days flexural strength increases by 39.00% ~ 48.23%, the 28 days bending bond strength increases by 45.01% ~ 49.60% compared with the blank sample, and the shrinkage rate of the modified mortar is lower. The microstructure and the pore-size distribution of the modified mortar are observed and analyzed by using the scanning electron scope, energy dispersive spectrum and mercury intrusion porosimeter. The modification mechanism of the styrene-acrylic emulsion to the cement mortar is discussed. Key words: Styrene-acrylic emulsion; Cement mortar; Modification effects; Pavement repairing materials 中图分类号：TU57 文献标识码：A 文章编号：1000-4637（2010）02-09-04