高性能聚合物水泥砂漿（PCM）工作性能提升

齊秀廷，張佳

（山西工程科技職業大學，晉中 030619）

1 前言

高性能聚合物水泥砂漿（PCM）是建筑工程中較為主流的施工材料，在加固混凝土結構、提升結構抗震性能等方面均具有重要的應用價值。工程實踐中，影響PCM工作性能的因素較多，為提升材料性能，需要進行研究，確定影響因素及影響特點，合理應用原材料。

2 PCM 的工作性能

（1）流動性：從良好的可塑性和自流平性兩個方面體現PCM的流動性，得益于此特性，PCM能夠有效填充至狹縫和空隙中，保證填充的均勻性和飽滿性，屬于修復裂縫時的常用材料。

（2）粘附性：PCM穩定粘附在基層上，保證結構的完整性和可靠性，同時也提升了砂漿的抗剝離性能，使施工成型的建筑結構具有耐久性。

（3）抗裂性：PCM 對溫度、荷載的適應能力強，有效抵抗基層的收縮和變形，防開裂效果良好，采用PCM 施工而成的建筑結構具有完整性。

（4）抗滲性：阻止水分的滲透，減弱水對建筑結構的侵蝕作用，且在遇到凍融循環條件時也具有可靠性，不易由于惡劣環境而出現結構損傷。

（5）抗壓強度：采用PCM 施工而成的結構具有較高的抗壓強度，在受到強烈的荷載作用時仍保持穩定，改善結構失穩、受損等問題。

（6）早強性：PCM在較短的時間內達到較大的強度，可以在保證施工質量的前提下縮短工期，尤其是在工期較緊的項目中具有突出的應用效果。例如，對于結構修復或是其它時間短、任務重的施工項目，可采用PCM進行快速處理。

3 試驗工況

3.1 試樣制備

模具尺寸為160mm×40mm×40mm，在不同配合比的高性能聚合物砂漿凝結前，將漿液裝入模具，24h 后脫模，制備18 個試樣。養護條件為溫度（20±5）℃、相對濕度（65±10）%，進行單軸抗壓、抗折強度試驗和流動度試驗。

3.2 試驗方法

（1）抗壓、抗折試驗。每組試樣測試3 塊，分別在不同的時期進行試驗，最終結果取試驗數據的平均值?？拐墼囼灢捎肒ZJ-5000B 型電動抗折試驗機，試件的側面置于儀器支撐圓柱上，將垂直荷載加載至側面，試驗全過程中加載速率均穩定在（50±10）N/s，按此方式持續進行加載，并檢驗試件在不同荷載下的狀態，待試件折斷時結束試驗，全程均要及時記錄試驗數據。此外，用SUNS壓力機進行單軸抗壓強度試驗，受壓面為試件成型的兩個側面。棱柱體露在壓板外的部分控制在10mm 左右，半截棱柱體中心與壓板中心差始終穩定在±0.5mm 以內，以（2400±200）N/s 的速率持續進行加載，期間觀察試件的狀態，待試件破壞后結束試驗，記錄各項試驗數據。

（2）流動度試驗。提起試模，按每秒鐘跳1 次的頻率進行25 次跳動，測量膠砂底面兩個垂直方向的直徑，將基于實測數據計算而得的平均值作為最終的流動度測定結果。

4 試驗結果分析

PCM 的工作性能隨著原材料摻量的變化而發生改變，按上述提及的方法進行試驗后，根據試驗結果研究各原材料摻量對PCM工作性能的影響，具體如下：

4.1 礦粉、微珠摻量

按照不同的礦粉、微珠摻量制備5 種試件（P1～P5），除礦粉、微珠兩者的摻量有所調整外，水泥、AC1 砂等原材料的用量均保持一致，各組試件的配合比，如表1所示。

表1 P1～P5 高性能PCM試件的配合比

根據P1～P5 試件的試驗檢測結果可知，PCM 的3d、7d、28d 抗壓、抗折強度及流動度均隨著礦粉摻量的降低、微珠摻量的增加而提高。

4.2 減水劑

按照是否摻入減水劑，制備2 組試件（P6 試件，減水劑摻量為0；P7 試件，減水劑摻量為27%），配合比如表2所示。

表2 P6、P7 高性能PCM試件的配合比

根據P6、P7 試件的試驗檢測結果可知，PCM的3d、7d、28d 抗壓、抗折強度及流動度均由于摻入減水劑而提高。

4.3 纖維素醚與淀粉醚

按照不同的纖維素醚與淀粉醚摻量制備5 種試件（P8～P12），水泥、AC1 砂等原材料的用量均保持一致，各組試件的配合比，如表3 所示。

表3 P8～P12 高性能PCM試件的配合比

根據P8～P12 試件的試驗檢測結果可知，PCM 的3d、7d、28d 抗壓、抗折強度均由于纖維素醚與淀粉醚摻量的增加而提高，但流動度降低。

4.4 聚乙烯醇

按照不同的聚乙烯醇摻量制備6 種試件（P13～P18），水泥、AC1 砂等原材料的用量均保持一致，各組試件的配合比，如表4 所示。

表4 P13～P18 高性能PCM試件的配合比

根據P13～P18 試件的檢測結果可知，增加聚乙烯醇摻量后，PCM的3d、7d、28d 抗壓強度、抗折強度均呈現階段性的變化規律，前期增加，后期減小，流動度隨著摻量的增加而持續降低。若要提高PCM的抗壓、抗折強度，可以摻入聚乙烯醇，但必須控制好此類材料的摻量，若過度摻入，反而會導致抗壓、抗折強度降低，且會導致PCM的流動度不達標，通常其摻量超過S105 礦粉摻量的14%則視為過量。

5 結論

（1）增加微珠的摻量，降低礦粉的摻量，PCM的抗壓、抗折強度及流動度均具有逐步提高的變化趨勢；增加纖維素醚和淀粉醚的摻量，抗壓、抗折強度提高，流動度降低；是否摻入減水劑對PCM性能也有影響，抗壓、抗折強度及流動度將由于摻入減水劑而提高。

（2）聚乙烯醇對PCM的抗壓、抗折強度的影響具有階段性的變化，隨著該類材料摻量的逐步增加，兩項強度指標均具有前期提高、后期降低的變化趨勢；過量摻入聚乙烯醇反而會影響PCM的性能，通常其摻量超過S105 礦粉摻量的14%時視為過量，為充分發揮出聚乙烯醇的性能優勢，可以將S105 礦粉摻量的14%作為該類材料的最佳摻量。對于PCM的流動度，則會隨著聚乙烯醇摻量的增加而降低。

（3）根據各類材料在不同摻量時對PCM性能的影響規律，提出如下提升PCM性能的材料摻量控制思路：增加微珠、纖維素醚、淀粉醚、聚乙烯醇的摻量，減少礦粉的摻量，并適當摻入減水劑，改善PCM的工作性能，但以聚乙烯醇較為特殊，由于其摻量超過S105 礦粉摻量的14%時將產生負面影響，因此實際摻量按S105 礦粉摻量的14%進行控制最佳。添加劑作為改善混合料性能的外加材料，在合理控制用量后，將緩解砂漿流動度差、強度低的問題。