提高聚氨酯水泥砂漿性能的方法探析

深圳市南山區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站 廣東深圳 518000

摘要：在一些研究中說(shuō)明了加入聚氨酯后水泥砂漿的力學(xué)性能降低，水泥砂漿的耐久性有所提升，砂漿的硬化速度加快。本文通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)普通水泥砂漿和加入了聚氨酯的水泥砂漿的凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度進(jìn)行分析，以此來(lái)研究總結(jié)聚氨酯水泥砂漿的實(shí)用性能，探究緩凝高效減水劑對(duì)聚氨酯水泥砂漿的改善作用，期望能得出更好的修補(bǔ)材料。

關(guān)鍵詞：混凝土；表面修護(hù)；聚氨酯；水泥砂漿；強(qiáng)度；耐久性能

進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速增長(zhǎng)，建筑行業(yè)得到了很好的發(fā)展，建筑技術(shù)和建筑材料在人們的不斷探索研究下得以完善。水泥砂漿的性能關(guān)系到建筑的使用性能，如果水泥砂漿凝結(jié)后的強(qiáng)度不夠，將會(huì)造成不良的影響，因此如何提高水泥砂漿的性能成為了人們關(guān)心的問(wèn)題。下面就此進(jìn)行討論分析。

1 試驗(yàn)原材料

水泥：PO32.5R水泥。砂：河砂。減水劑：NH3G緩凝高效減水劑。聚氨酯材料：雙組分材料，A組分為聚醚多元醇改性MDI（含游離-NCO10%～20%），B組分為固化劑，不含溶劑。

2 聚氨酯對(duì)水泥砂漿凝結(jié)時(shí)間及早期強(qiáng)度影響研究

試驗(yàn)依據(jù)《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》DL/T5126-2001進(jìn)行，采用聚氨酯水泥凈漿測(cè)試凝結(jié)時(shí)間，測(cè)試方法同水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)定試驗(yàn)方法。聚氨酯對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間影響研究結(jié)果見表1。聚氨酯改性水泥砂漿的早期強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 聚氨酯對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間影響研究結(jié)果

注：①A、B組分以1：0.5的比例摻入進(jìn)行試驗(yàn)研究。

表2 聚氨酯改性水泥砂漿的早期強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表1、表2可以看出，增加聚氨酯的摻量，加快水泥砂漿的凝結(jié)，提高了水泥砂漿的早期強(qiáng)度。因此，工程量小的快速搶修，可采用聚氨酯水泥砂漿。當(dāng)然，實(shí)際應(yīng)用聚氨酯水泥砂漿，還有待于進(jìn)一步優(yōu)化此材料組成，以獲得最佳應(yīng)用。比如，聚氨酯B組分可加快聚氨酯水泥砂漿的凝結(jié)硬化，而且對(duì)聚氨酯聚合物的性能也有改善，所以需進(jìn)一步試驗(yàn)論證在水泥砂漿中共同使用聚氨酯A、B組分。

2 聚氨酯水泥砂漿性能改進(jìn)試驗(yàn)研究

摻入聚氨酯，加快水泥砂漿凝結(jié)硬化，但是不利水泥充分水化，因此最佳改善效果較難取得，且工程應(yīng)用面十分狹窄。將聚氨酯水泥砂漿用于一般工程，首先要解決其凝結(jié)硬化快、工作性差的問(wèn)題。本文僅對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行優(yōu)化研究，將緩凝高效減水劑摻入聚氨酯水泥砂漿中，研究聚氨酯水泥砂漿流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度因摻入減水劑帶來(lái)的改善作用。

試驗(yàn)研究依據(jù)《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法》JGJ/T70-2009進(jìn)行。聚氨酯水泥砂漿凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 摻減水劑聚氨酯水泥砂漿凝結(jié)時(shí)間、稠度及強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖1 摻減水劑聚氨酯水泥砂漿強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表3、圖1可見，摻入緩凝高效減水劑，聚氨酯水泥砂漿的凝結(jié)較慢，可將其應(yīng)用于一般工程，且緩凝高效減水劑也明顯改善了聚氨酯水泥砂漿的流動(dòng)性和力學(xué)性能。

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，摻減水劑的試件，成型24h后不能拆模，因此，進(jìn)行砂漿強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，摻減水劑試件均在成型48h后拆模。這表明，摻減水劑的聚氨酯水泥砂漿比普通水泥砂漿較快失去塑性，但卻較慢獲得強(qiáng)度。造成此現(xiàn)象的原因可能是水與部分聚氨酯發(fā)生初步聚合反應(yīng)，導(dǎo)致了砂漿較快失去塑性，而聚合物的形成和水泥的水化因減水劑的摻入減速進(jìn)行，從而延遲砂漿強(qiáng)度的獲得。

摻入減水劑后，與普通水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度相比，摻5%、10%聚氨酯水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度分別提高15.5%、10.0%。砂漿力學(xué)性能得到提高主要是因?yàn)闇p水劑的減水效果。此外，所用減水劑是親水性表面活性劑，摻入減水劑能使聚氨酯材料在水泥砂漿中分散的更均勻。因此，試驗(yàn)中雖然聚氨酯水泥砂漿摻入減水劑后減少了用水量，但稠度仍然提高很多，基本上達(dá)到普通水泥砂漿的稠度。所以，聚氨酯水泥砂漿中摻入緩凝高效減水劑，既促進(jìn)了聚氨酯聚合物的形成，又促使水泥充分水化，最終提高了聚氨酯水泥砂漿的力學(xué)性能。

根據(jù)緩凝高效減水劑對(duì)聚氨酯水泥砂漿性能的改善，水性聚氨酯材料應(yīng)用于改性水泥砂漿有了新的設(shè)想。即雖然雙組分水性聚氨酯材料中水過(guò)量，但該材料體系的固化基礎(chǔ)仍然是以-NCO和-OH的反應(yīng)為主，原因是水的蒸發(fā)速度快于-NCO與-OH和H2O的反應(yīng)速度。因此，如果研究開發(fā)出一種含-OH緩凝減水劑，同時(shí)也能作為水性聚氨酯羥基成分，則在水泥砂漿中應(yīng)用時(shí)，能分散均勻，且因水化反應(yīng)掉一部分水及水分的蒸發(fā)（水的蒸發(fā)速度僅用1h就能完成），-NCO也主要與-OH發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，最終獲得綜合性能較好的聚合物，同時(shí)也能改良對(duì)水泥水化的不利影響。

此設(shè)想的意義在于水性聚氨酯在水泥砂漿中應(yīng)用較方便可行，且可避免無(wú)溶劑聚氨酯黏度較高，在水泥砂漿中分散性較差，以及與水反應(yīng)影響水泥水化的問(wèn)題，但多學(xué)科合作研究才能制作出此聚氨酯基水泥改性劑。

3 結(jié)語(yǔ)

由上文可見，加入緩凝高效減水劑的聚氨酯水泥砂漿能有效解決聚氨酯材料在水泥砂漿中分布不均勻的現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)水泥的水化有促進(jìn)作用，可以明顯地改善聚氨酯水泥砂漿的工作性能和力學(xué)性能，能創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得我們推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/ T 5126- 2001 聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社.

[2] JGJ/ T 70- 2009 建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.