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1 概述
所谓聚合物水泥砂浆混凝土，是指通过聚合物改性过的水泥砂浆混凝土。有关的试验研究发现［1］，在普通水泥砂浆加入聚合物能够大大提高其性能，而且聚合物能够长期发挥作用。早在1923 年英国人就把聚合物应用于路面工程，而我国使用聚合物砂浆也有40 多年的历史，用得比较多的是作为工程修补材料。近年来，聚合物水泥砂浆由于具有多种优良性质而受到建筑、交通等领域的关注，并在混凝土构件的修补以及耐腐蚀、防水层、桥面铺装等工程中得到了大量应用。
2 聚合物水泥复合材料的分类与性能
聚合物水泥复合材料可按化学构成分为两类: 一类是以聚合物为基、水泥为填充料合成的，常见的用于工程防水的聚合物防水涂料; 另一类是以水泥为基、以聚合物单体或数种聚合物对水泥进行改性的复合材料，如各种聚合物水泥砂浆混凝土等。另外，树脂砂浆是由聚合物和细骨料复合而成的无水泥和不加水的材料。有几种不同的方式将聚合物加入到水泥砂浆，包括: 乳液、可分散胶粉、水溶型胶粉的方式。用乳液改性水泥砂浆的聚合物包括丁苯乳液化( SBR) 、聚丙烯酸( PAE) 、聚乙烯醋酸脂( EVA) 等。将可分散胶粉、水泥、砂混合后加水，使可分散胶粉重新形成乳液并在过程中干燥成膜，从而达到对水泥砂浆的改性作用。脆性大是水泥基材料的一个显著的缺点。表现为抗拉强度大大低于抗压强度，抗裂性差，且强度越高，脆性越大。而聚合物作为一种有机高分子，其长分子结构及大分子中的链节或链段的自旋转性，使其具有弹性和塑性。保水性好的砂浆有利于砂浆的运输、停放和铺摊，有重要的工程意义。掺入聚合物能有效的提高新拌砂浆的保水性能，既可以防止砂浆的离析，又能在砂浆的养护初期防止水分的过快散失，有利于水泥的水化。聚合物水泥砂浆的凝结时间、抗压、抗折、粘接、膨胀率等性能，可采用品种水泥配伍与添加外加剂的办法进行调整，不同类型砂浆的性能参考值见表1。
表1 各类砂浆的性能参考值
表中普通砂浆中的水泥材料是指硅酸盐、硫铝系列产品，聚合物水泥砂浆中的聚合物是丁苯乳液( SBR) 、聚丙烯酸( PAE) 、聚乙烯、醋酸脂( EVA) 等。水溶型环氧砂浆中的环氧聚合物是多种不同性能的聚合物乳液按工程条件配制而成。
3 聚合物水泥砂浆的应用
聚合物水泥砂浆适用于混凝土结构的修补加固和其特殊领域或部位，如应力复杂区和抗裂、抗震动、抗冲击、抗疲劳要求较高的部位。聚合物砂浆可以用于高层建筑外墙仿石涂料装饰、建筑外墙保温、钢结构容器防腐等，还可以用于公路工程。
3． 1 用于旧混凝土路面的改造
在路面破损不很严重的地方，用沥青混凝土罩面显得不太经济，而且局部铺设沥青罩面会使黑白两种路面颜色差距很多，影响路面美观，这种情形可采用柔性聚合物水泥砂浆罩面。柔性聚合物的材料为强度等级52． 5 硅酸盐水泥、中砂、MG 系列水泥改性剂，由其配制而成的罩面材料称为柔性聚合物水泥砂浆，这种罩面材料可以与旧水泥混凝土路面牢固粘合，应变能力也很强，耐磨性能好，抗冲击能力强，可以作为较好的路面修补材料。
3． 2 用于公路钢桥桥面铺装
有限元分析的结果表明［3］，铺装层与钢桥面板存在的复合效应，当层间处于连续状态时，铺装下层模量越大则二者复合刚度越大，越有助于降低正交异性钢桥面板的应力和应变，使钢桥面板局部受力变形减小，荷载作用下应力影响线变长。此时，作为直接铺设在正交异性钢桥面板上的铺装层，总体受力也越有利。研制模量较大的水泥基铺装过渡层，可改善正交异性钢桥面板与铺装层之间的受力状态。
3． 3 修补混凝土路面及构件表面的技术方案
公路工程中的混凝土构件如桥梁、缘石、混凝土路面麻面等，由于机械碰撞或使用时间久远而造成保护层局部脱落及结构的轻度损坏，采用聚合物水泥砂浆进行修补是较为理想的方案。在制订施工技术方案过程中必须做好基础性工作，比如勘查现场、采集数据，其中包括破损类型、范围尺寸、基层强度、基材品种、环境温度、技术条件、工程要求等。
3． 4 聚合物砂浆材料的制备
聚合物砂浆材料由单体聚合物或多种聚合物、单品种或多品种水泥、骨料、改性剂、有机纤维等共同组成，在满足工程修补设计技术要求的前提下应最大限度的简化其材料的合成组份，减少配料工序，降低材料成本。修补非承载或无速凝快硬要求的混凝土保护层，可采用单体聚合物、水泥、骨料的配料工艺进行施工，聚合物的掺入量应在5% ～ 15%范围内。有动载荷，需要速凝快硬或在冰冻环境中施工的工程，需采用多种不同性能的聚合物进行合成，以满足工程的各种技术条件。
3． 5 聚合物水泥修补层的施工
聚合物水泥修补层的配料及施工工序比普通水泥修补工艺复杂得多，而且材料用量小。因此，建议将材料配制工序集成化，即以复合型聚合物乳液与干拌砂浆的形式运抵工程施工现场，经按单一比例调配后即可施工。
4 聚合物水泥砂浆存在不足
聚合物水泥砂浆具有优良的性能，但也存在一些问题，主要包括:
①并非所有的聚合物乳液对水泥砂浆的粘接性能都有改善作用。这是因为有些聚合物与水泥体系相容性较差，影响了水泥进行水化的进程，并且聚合物本身也会在水泥体系中的碱作用下降解。该聚合物在降解的同时释放出氯离子，释放出的氯离子量随着聚合物水泥砂浆龄期的增长而增加。因此，在使用类似聚合物作为水泥改性剂时，必须考虑其降解的影响。
②阳光中的紫外线对聚合物的老化有很大影响，虽然到达地面的紫外线数量很少，但其能量很强，首先使裸露在阳光充足区域的聚合物砂浆表面产生光化反应并引起表层老化，并逐渐向内层发展。阳光中的红外线也会引起材料的热老化，特别是当聚合物水泥砂浆处于湿热状态时强度会明显下降，在泡水的情况下温度越高强度损失越大。
③外界温度的变化、干湿循环、水的作用也会加速材料的老化，特别是当聚合物处于湿热状态时强度明显下降，在泡水的情况下，温度越高，强度损失越大。
④聚合物价格远远高于水泥的价格，而且用普通工艺配制的水泥砂浆中聚合物的掺量又偏高( 一般聚合物掺量约占水泥质量的20%) ，从而导致因造价昂贵而使其推广应用受到很大限制。
⑤虽然在砂浆中加入聚合物可以改善砂浆的力学性能以及相关的一些性能，但是由于聚合物在碱性条件下可能会存在降解，从而影响聚合物砂浆的性能。
⑥在水泥砂浆中加入一些聚合物时会对砂浆起到缓凝作用。
5 结语
聚合物水泥砂浆的性能在普通水泥混凝土的基础上大大提高，而且聚合物能够长期发挥作用，将聚合物水泥砂浆应用于公路水泥混凝土破损路面、桥面铺装及其他混凝土构件的修复，可收到良好效果。
