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聚合物砂漿的發(fā)展方向

     聚合物砂漿的應(yīng)用越來越普遍，人們對其基本性能要求也越來越高，同時還提出聚合物砂漿性能多樣化與功能化的發(fā)展方向。在日本和美國，聚合物砂漿主要被用于建筑飾面、修補工程以及橋梁甲板表面的修補；在中國，改性砂漿主要被用于建筑飾面和瓷磚粘結(jié)材料，近年來，國內(nèi)許多學(xué)者研究將其應(yīng)用于路面工程中。由于聚合物砂漿良好的工作性能和粘結(jié)性能，使其市場需求日漸增長，故聚合物砂漿作為修補材料將會成為主要的發(fā)展趨勢之一；而預(yù)制聚合物砂漿是發(fā)展最快的一個方面，在實際工程應(yīng)用中可以考慮用聚合物改性砂漿代替普通砂漿結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)甚至塑料結(jié)構(gòu)，達到節(jié)約成本的目的。復(fù)合型聚合物砂漿的研究，主要是將不同性能的聚合物混合加入砂漿中，使材料的使用性能互補，提高改性砂漿的綜合性能；環(huán)保型聚合物砂漿的研究，是將廢棄的聚合物回收利用，并對水泥砂漿進行改性，或在砂漿中摻入聚合物和粉煤灰類廢渣，使砂漿材料各成分之間的性能互補，降低砂漿的成本，并使廢渣得到有效利用。

聚合物砂漿在工程中的應(yīng)用研究主要集中在：

利用高質(zhì)量聚合物粉末、聚合物乳液以及聚合物纖維，制備高韌性、長耐久性和抗?jié)B性砂漿；通過變換聚合物種類、摻量研究其對砂漿性能的影響。雖然聚合物改性砂漿的研究和應(yīng)用在不斷進步，但對聚合物砂漿的改性機理仍知之甚少，為了更好地研究和開發(fā)聚合物砂漿，其改性機理還需深入研究。國外文獻中提出將廢棄的聚合物處理后用于改性水泥砂漿，這樣不僅實現(xiàn)了環(huán)保節(jié)能，更降低了建筑材料成本。國內(nèi)相關(guān)研究雖然較少，但其創(chuàng)新性和環(huán)保節(jié)能性將是一個必然的發(fā)展趨勢。因此綠色環(huán)保型、復(fù)合型等功能性聚合物砂漿有望成為新的研究目標(biāo)。

聚合物砂漿的作用機理

     聚合物砂漿結(jié)構(gòu)的形成過程十分復(fù)雜，包含了物理和化學(xué)２種作用方式，使得其改性原理較為繁雜。雖然關(guān)于聚合物砂漿改性機理的研究很多，但均處于探索階段，現(xiàn)階段主要是從２個方面對其改性機理進行研究：聚合物膠結(jié)作用的基本原理和聚合物與水泥相互作用機理。

    被普遍認可的２種聚合物膠結(jié)原理是吸附和擴散。吸附是指聚合物分子剛分散到砂漿中時，在范德華力、氫鍵和某些化學(xué)力作用下，與砂漿中的水泥顆粒和水化產(chǎn)物相互吸引靠近，產(chǎn)生一定的粘結(jié)力。隨后，水泥水化產(chǎn)生陽離子（Ｃａ２＋，Ｍｇ２＋，Ａ１３＋），若聚合物中含有羥基（—ＯＨ）、羧基（—ＣＯＯＨ）、碳碳雙鍵（Ｃ＝Ｃ）、胺基（—Ｎ—）、醚基（—Ｏ—）等官能團，這些陽離子和官能團可視為具有電子提供能力的Ｌｅｗｉｓ堿和Ｌｅｗｉｓ酸，聚合物與水泥漿在酸堿結(jié)合作用下相互粘結(jié)。擴散作用是指聚合物分子在熱運動、電性能及物理攪拌作用下，其柔韌性鏈狀結(jié)構(gòu)相互交織、擴散，達到膠粘。

     隨著聚合物水泥砂漿的推廣應(yīng)用，許多學(xué)者從微觀結(jié)構(gòu)方面對不同種類的聚合物改性作用進行研究，發(fā)現(xiàn)不同的聚合物改性機理存在許多差異。在眾多學(xué)者研究的機理模型中，最著ming的是日本教shou大濱加嚴(yán)（Ｙｏｓｈｉｈｉｋｏ Ｏｈａｍａ）的Ｏｈａｍａ聚合物成網(wǎng)模型和Ｋｏｎｉｅｔｚｋｏ雙重網(wǎng)模型。Ｏｈａｍａ模型指出，形成聚合物砂漿結(jié)構(gòu)的過程需經(jīng)過３個階段。第１階段：在攪拌過程中聚合物顆粒均勻分散在水泥漿體中，伴隨著水泥水化的進行，水泥凝膠逐漸形成，體系中的Ｃａ（ＯＨ）２也達到了飽和狀態(tài)，部分聚合物顆粒吸附在水泥凝膠與未水化的水泥顆粒表面。第２階段：隨著水化繼續(xù)進行，水分不斷減少，水泥凝膠出現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)，部分聚合物逐漸填充于毛細孔隙中，隨著毛細孔中水分的減少，聚合物顆粒發(fā)生絮凝，在水泥水化凝膠產(chǎn)物及未水化水泥顆粒表面形成聚合物薄膜，并與骨料相粘結(jié)，而部分聚合物填充了水泥凝膠體系中的大孔隙。第３階段：隨著水化過程的推進，絮凝的聚合物顆粒最終形成連續(xù)的聚合物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。Ｋｏｎｉｅｔｚｋｏ指出，Ｏｈａｍａ模型并不適用于解釋所有的聚合物砂漿結(jié)構(gòu)。Ｋｏｎｉｅｔｚｋｏ模型分為４個階段，前３個階段與Ｏｈａｍａ模型基本一致，第４階段為聚合物膜與水泥硬化漿體都形成空間連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，相互交織形成雙重網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)并將集料包裹在中間。