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0 引言
水泥砂浆被称为没有粗集料的混凝土，广泛应用于防水工程和修补工程。影响改性水泥砂浆性能的因素很多，其中水泥品种是一个很重要的因素。与硅酸盐水泥相比，硫铝酸盐水泥的组成属于另一物理化学系统，以3CaO·3Al2O3·CaSO4矿物为主。该水泥具有早强、高强、抗冻、抗渗、耐腐蚀和低碱度等优良特性，具有广阔的发展与应用前景[1～2]。又由于添加外加组分不但可以改善砂浆的施工性能, 赋予砂浆基体良好的力学性能，而且生成的水化产物，使结构变得致密。近年来，利用高分子聚合物材料，来代替水泥混凝土（砂浆）材料中的一部分胶结材料，制成聚合物改性混凝土（砂浆），是提高水泥基材料抗拉强度和韧性的一个重要途径[3～7]。因此，本文采用可再分散乳胶粉（FL1212）为聚合物，研究该聚合物改性砂浆的性能。
1 原材料与试验方法
1.1 原材料
硫铝酸盐水泥（SAC）：淄博某公司生产的42.5R水泥；硅酸盐水泥（PC）：山水集团生产的52.5R水泥；水：自来水；砂：中国ISO标准砂；可再分散乳胶粉来自国民淀粉化学（上海）有限公司产，其性能指标如（表1）。
1.2 试验方法
1.2.1 配合比的确定
采用水灰比为0.5，灰砂比为1∶3，在水泥中掺加聚合物胶粉时，胶粉的掺量为PC用量的0%、3 % 、5 % 、8 % 、1 0 % ； 为SAC用量的0 % 、5 % 、8%、10%、15%。
1.2.2 试件制备
试件尺寸为40 mm ×40 mm ×160 mm，制作方法基本参照ISO法进行。成型时，先将准确称量的聚合物干粉与水泥混合均匀，然后和砂一起干拌30 s使之混合均匀，然后按GB 177-85的规定加入拌和水，搅拌3 min后，参照标准振动密实。试件成型完毕后，将试样放入标准养护室（温度为（20±1） ℃，相对湿度≥90％）养护，1 d后脱模放入（20±1） ℃、（60±1）%R.H的空气中继续养护（干养）至规定龄期（3 d、7 d、28 d）。用于可分散性胶粉水泥砂浆干缩性实验的样品按水灰砂的质量比为1∶2∶6，成型40 mm ×40 mm×160 mm的三联砂浆样品。实验中，可分散性胶粉按照不同取代量（3%，5%，8%和10%，质量分数）取代PC水泥；按照不同取代量（5%，8%，10%和15%，质量分数）取代SAC水泥。成型后将试样放入标准养护箱（温度为（20±1 ）℃，相对湿度≥90%）养护24 h。脱模后放在水中养护2 d，测定初始长度L0。然后将样品放在温度为（20±1） ℃，相对湿度为(50±4)%的养护室内养护。测定试件不同龄期下（3 d、7 d、14 d、21 d和28 d）的长度Lt。确定水泥砂浆的干缩率St，按下式计算St[7]：
式中：L0—初始测量长度；
Lt—某龄期的测量长度；
d—埋入试体的钉头长度, 为15 mm。
1.2.3 结果测定
测定抗折、抗压强度和干缩率。用跳桌法测定新拌砂浆流动度。
2 结果与分析
2.1 胶砂流动度
掺入不同掺量聚合物胶粉的水泥胶砂流动度试验结果见图1。
由图1可知，在两种水泥中分别加入聚合物胶粉后砂浆流动度都随掺量的增加而增加。由此说明聚合物胶粉对减水效果有较大影响，能够使砂浆获得较好的流动性。这种现象是由于胶粉颗粒分散到水泥砂浆中起到一个物理填充的作用，提高了水泥凝胶体的致密性。
2.2 抗折、抗压强度的分析
由图2及图3可知，添加聚合物胶粉后，两种水泥砂浆抗折强度显著提高, PC砂浆28 d抗折强度达到最大值时，比未掺胶粉的砂浆28 d强度提高了18.2%；SAC砂浆28 d抗折强度达到最大值时，比未掺胶粉的砂浆28 d强度提高了38.2%。同时还可以看出，聚合物水泥砂浆其抗压强度随着胶粉掺量的增加而增加，当达到一个最高值后，随着掺量的继续增加，强度又有所下降。由此可见, 聚合物的掺量存在一个合适的范围, 过多掺量的聚合物会引起砂浆本身强度的大幅度下降。
2.3 水泥砂浆柔韧性
柔韧性是反映砂浆柔韧变形性能好坏的指标。砂浆柔韧性的好坏可以用砂浆抗压强度与抗折强度的比值（即压折比）来衡量，压折比越小，则砂浆柔韧性越好。图4和图5分别反映了砂浆压折比与聚合物干粉掺量的关系。
由图4可以看出，随着聚合物干粉掺量的增大，砂浆压折比呈现出先降低后增大的趋势，在其掺量为8%时，砂浆压折比最小。由图5可以看出，随着聚合物干粉掺量的增大，砂浆压折比呈现出逐渐降低的趋势，当聚合物干粉掺量为10%时，砂浆压折比已仅为基准砂浆压折比的0.75左右；但当其掺量在10%以上时，砂浆压折比降低的幅度相对增大。由图4和图5可以看出，一定掺量范围内，掺加聚合物时，砂浆压折比均小于基准砂浆的压折比。可见，聚合物干粉能够明显降低砂浆压折比，改善砂浆的柔韧性，但硫铝酸盐水泥砂浆压折比更有利于改善砂浆柔韧性。
2.4 水泥砂浆干缩性
聚合物胶粉改性水泥砂浆的干缩性能直接关系到新旧材料界面的粘结性能，即使修补材料粘结性能能够满足要求，但若干缩量过大，在实际路面使用过程中必然会引起再次缩裂。因此，需检验修补材料的收缩性能。测试结果见图6。
由图6可知，聚合物胶粉改性水泥砂浆的收缩率随着龄期的增长而增加，说明改性材料的收缩是一个逐步积累的过程；纵观各掺量的干缩率，随着聚灰比P/C的增大逐渐减小。从图6还可以看出，与改性PC砂浆相比，干缩率随时间变化较小，且相对值也较小，体积稳定性更好。在改性SAC砂浆中，聚灰比为15%左右时甚至出现膨胀的现象，在聚灰比为10%左右时可以得到较小的干缩值。
2.5 SEM分析
通过扫描电镜照片（图7）可以看出，空白水泥砂浆SEM图中有大量凝胶及少量针状钙矾石生成，并有较多的孔隙，且孔隙之间的连接很少，水化产物之间结合较松散，水泥石表面还可以看到明显的纵横交错的微裂纹，加入可再分散乳胶粉后，微裂纹的现象可以明显减轻，水化产物致密性提高，聚合物膜状物填充或连接在水泥水化产物的缝隙或空穴之间[8]。
3 结束语
通过实验，对聚合物胶粉在PC和SAC两种水泥砂浆中的应用性能得出如下结论：
（1）加入聚合物胶粉后，两种水泥胶砂流动度都随掺量的增加而增大，从而说明，聚合物胶粉对水泥砂浆的减水性有较大影响。
（2）聚合物胶粉硫铝酸盐水泥砂浆的性能较普通水泥砂浆有明显的改善，尤其抗折强度更为突出。抗折强度达到最大值时，比未掺水泥砂浆提高了38.2%；而聚合物胶粉硅酸盐水泥砂浆抗折强度达到最大值时，比未掺水泥砂浆提高了18.2%。
（3）聚合物胶粉能显著降低水泥砂浆的压折比，改善砂浆柔韧性，尤其是改善硫铝酸盐水泥砂浆效果较明显。SAC快硬、早强和微膨胀性使得其砂浆抗干缩性能优于PC砂浆。
（4）聚合物改性水泥砂浆胶体中，聚合物膜状物以分散相的形式填充在水泥水化产物的缝隙中， 阻断孔隙通道, 提高了水泥凝胶体的致密性。
