聚合物镁水泥砂浆性能研究及应用

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摘要： 聚合物镁水泥砂浆与普通镁水泥相比，压折比明显减小，耐水性大幅提高。然而实践生产中，聚合物种类繁多，如何正确选择聚合物并确定其掺加量尤为重要。文章选用三种聚合物，并测试每种聚合物在不同掺量下镁水泥砂浆的各项性能指标，系统地掌握了聚合物种类及掺量对镁水泥砂浆性能的影响规律，分析了聚合物改性镁水泥砂浆的机理，并就其应用作了简单介绍。

Abstract： Compared with ordinary magnesium cement， the compressive strength ratio of polymer magnesium cement mortar is significantly reduced， and its water resistance is substantially increased. However， in practice of production， there are a variety of polymers， so how to properly select and determine the mixing amount is particularly important. This paper chose three kind of polymers， and test every performance index of magnesium cement mortar with different mixing amount of each polymer， mastered the law of the effect of the type and mixing amount of polymer on the performance of the magnesium cement mortar， analyzed polymer modified magnesium cement mortar mechanism， and briefly described its applications.

关键词： 聚合物镁水泥砂浆；菱镁改性剂；增韧降溶剂；大棚骨架；保温鸡舍；屋面防水

Key words： polymer magnesium cement mortar；magnesite modifier；toughened fall solvent；greenhouses skeleton；heat insulation coop； roof waterproofing

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）08-0142-02

0 引言

聚合物镁水泥砂浆是以聚合物作为菱镁改性剂的镁水泥砂浆。由于聚合物具有良好的粘结力和较高的抗拉强度，使得聚合物镁水泥砂浆的抗折强度较普通镁水泥都有所提高；同时聚合物的加入也改善了镁水泥砂浆的微观结构，使得镁水泥砂浆的密实度提高，耐水性及抗吸潮返卤性能得以根本改观。然而实践生产中，聚合物种类繁多，如何正确选择聚合物并确定其掺加量尤为重要。文章选用三种聚合物，并测试每种聚合物在不同掺量下镁水泥砂浆的各项性能指标，系统地掌握了聚合物种类及掺量对镁水泥砂浆性能的影响规律，分析了聚合物改性镁水泥砂浆的机理，并就其应用作了简单介绍。

1 试验程序

1.1 原材料 轻烧氧化镁：辽宁海城产，主要化学成分见表1。卤片：济南镁辰建材机械有限公司产，主要化学成分见表2。提前12h配制成24波美度的卤水陈化备用。

高分子乳液：乳白色液体，PH值：7，固含量：62%，市购。

GX-12#增韧降溶剂：墨绿色粘稠液体，PH值：8，固含量：23%，济南镁辰建材机械有限公司研制。

聚乙烯醇：市购，配制成质量分数10%聚乙烯醇溶液，配制方法如下：边搅拌边将1份聚乙烯醇加入9份20℃左右水中，充分搅拌均匀后，水浴加热至95℃，恒温1h并不断搅拌，直至完全溶解，置于密闭容器备用。

细砂：细度模数1.6-3.0，市购。

1.2 砂浆配比 活性氧化镁与氯化镁摩尔比为8。聚合物的掺量参照轻烧氧化镁重量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%。细砂的用量根据砂浆流动性确定，砂浆流动性用胶砂扩散度表示，控制在160～170mm之间，详细配比见表3。

1.3 试样的成型和养护 按表3的配比准确称量各原材料，用符合JC/T 681要求的胶砂搅拌机搅拌，最后在符合JC/T 682要求的振实台上振实成型。成型试样在温度（20±2）℃，相对湿度（70±5）%的条件下养护24h后脱模，并在此条件下养护至各龄期。

1.4 砂浆性能的测试

1.4.1 抗折、抗压强度 采用40mm×40mm×160mm试样，测试及数据处理参照GB 17671―1999《水泥胶砂强度检验方法》。

1.4.2 不透水性试验 采用300mm×300mm×4mm的平板试样，测试方法参照GB/T 7019-1997《纤维水泥制品试验方法》，试验结果评定延长为48h后检查试样底面有无水滴形成。

1.4.3 耐水性与吸水率 聚合物镁水泥砂浆长期浸水其物理力学性能不显著下降的性质，称为耐水性，一般用软化系数来表征。

软化系数测试采用40mm×40mm×160mm试样，测试及数据处理参照WB/T 1023-2005《菱镁胶凝材料改性剂》。

吸水率测试采用80mm×80mm×5mm试样，测试及数据处理参照GB/T 7019-1997《纤维水泥制品试验方法》。

1.4.4 抗卤性能 抗吸潮返卤性是指聚合物镁水泥砂浆在潮湿的环境中表面抵抗吸潮返卤的能力。检测方法参照WB/T 1023-2005《菱镁胶凝材料改性剂》，将观察时间延长至72h。

2 结果与分析

2.1 抗折、抗压强度 砂浆的抗折、抗压强度结果见图1、图2。从结果可以看出：加入高分子乳液后，砂浆抗折强度略有提高，掺量1%时，出现峰值；抗压强度出现先提高后下降趋势，掺加量1%时，出现峰值。加入GX-12#增韧降溶剂后，砂浆抗折强度有明显提高，且随掺加量的增加持续提高；抗压强度随掺加量的增加略有下降趋势。加入10%聚乙烯醇溶液后，砂浆的抗折、抗压强度均有下降趋势，抗折强度下降幅度不大；抗压强度当掺加量超过1.5%下降明显。

2.2 不透水性实验 不透水性试验结果见表4。从结果可以看出，加入聚合物后，砂浆的不透水性都有明显提高，其中以加GX-12#增韧降溶剂的效果最佳。

2.3 耐水性与吸水率 软化系数试验结果见图3。从结果可以看出：加入高分子乳液后，砂浆软化系数呈提高趋势，掺量2%时，软化系数最大，耐水性最好；加入GX-12#增韧降溶剂和10%聚乙烯醇溶液后，砂浆软化系数呈先升后降趋势，掺加量1%时，出现峰值，耐水性最佳。

吸水率试验结果见图4。从结果可以看出，加入聚合物后，砂浆的吸水率都呈下降趋势，但以GX-12#增韧降溶剂的效果最佳。

2.4 抗卤性能 抗卤性能试验结果见表5。从结果可以看出，加入聚合物后砂浆抗卤性能均有所提高，高分子乳液与10%聚乙烯醇溶液掺加量超过1.5%时，产品抗卤性能好，GX-12#增韧降溶剂掺加量达到1%，就可彻底解决产品的返卤问题。

3 聚合物改性镁水泥砂浆机理分析

3.1 聚合物可以增加镁水泥砂浆的抗折强度 镁水泥砂浆硬化体的主要强度贡献相是518晶体，通过X射线全自动衍射仪发现，这些晶体物多为针杆状、棒状结构，晶体间相互穿插、黏附在一起，从而形成一定的物理力学性能，其力学性能的大小取决于晶体间相互穿插的紧密程度。加入聚合物以后，聚合物会以连续网状结构存在于硬化体中，5・1・8晶体穿越网孔与聚合物网状结构缠绕编织在一起，形成整体，这些网状结构相当于“微纤维”，当内部出现微裂缝时，聚合物的“微纤维”就会越过微裂缝，最大限度地防止微裂缝的蔓延，从而提高硬化体的抗折强度。

3.2 聚合物可以提高镁水泥砂浆的耐水性 镁水泥砂浆固化形成的硬化体是一种混合物，它不仅包含以化学键存在的5・1・8相和3・1・8相，还包括以分子间作用力存在的游离氯化镁和氢氧化镁以及其他杂质相。在相与相之间存在着大量的界面，在界面过渡区，孔隙率大、杂质相多，晶粒比较粗大。在镁水泥固化过程中，水分用于形成镁水泥的主要相结构，多余的部分会以气体的形式逸出，留下大量毛细孔道。加入聚合物后，聚合物可在相界面处形成一个坚韧、致密的薄膜状网络结构，分布在镁水泥水泥砂浆骨架之间，填充孔隙，切断水蒸气与外界的通道，改善了镁水泥界面过渡区的密实度，从而使镁水泥砂浆获得良好的耐水性。

4 聚合物镁水泥砂浆的应用

菱镁水泥作为一种气硬性胶凝材料，抗压强度十分优异，而抗折强度相对较低，因此产品普遍存在脆性大、耐水性差的问题。聚合物镁水泥砂浆与普通镁水泥相比，压折比明显减小，耐水性大幅提高。因此，聚合物镁水泥砂浆可以用来生产对抗弯强度、耐水性要求较高的产品（如大棚骨架），掺加适当比例的短纤后也可以作为菱镁保温鸡舍、菱镁活动板房、菱镁仓库等的屋面防水材料。

5 结论

①聚合物镁水泥砂浆与普通镁水泥砂浆相比，其不透水性、耐水性、吸水率与抗卤性能均有明显提高，抗压强度有轻微下降，抗折强度有的提高有的下降。②三种聚合物改性镁水泥砂浆的效果有明显差别，其中GX-12#增韧降溶剂改性镁水泥砂浆除抗压强度外其他各项指标均优于高分子乳液与聚乙烯醇。③三种聚合物在不同掺量下各项指标的变化规律有所不同，比较不同掺量下聚合物镁水泥砂浆的各项性能，得出综合性能相对较佳的范围如下：高分子乳液1%-1.5%，GX-12#增韧降溶剂0.5%-1.5%，聚乙烯醇1%-1.5%。④聚合物镁水泥砂浆不仅可以生产对抗弯强度、耐水性要求较高的产品，掺加适当比例的短纤后还可以作为菱镁保温鸡舍、菱镁活动板房、菱镁仓库等的屋面防水材料。

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