聚合物乳液和消泡剂对水泥砂浆力学性能的影响
水泥砂浆是建筑工程常用材料之一，由于存在脆性高、黏结强度低等缺点使其应用受到一定的限制， 为了改善这一问题，聚合物乳液被广泛应用到水泥砂浆中，由于聚合物乳液在生产过程中残留乳化剂，可能使其在加入水泥砂浆进行搅拌时产生一些气泡，影响水泥砂浆的性能。为了验证这一结论，在聚合物乳液水泥砂浆中掺入消泡剂，以减少或抑制气泡的产生， 从而改善水泥砂浆的性能。因此，本文在研究聚合物乳液对水泥砂浆性能影响的同时，又引入消泡剂来改善聚合物乳液的引气作用，使聚合物乳液改性水泥砂浆性能得到优化。
1. 原材料、试验方法与试验方案 1.1 原材料 1.2 试验方法 2. 试验结果与评定 2.1 聚灰比（P/C）对聚合物水泥砂浆性能影响 2.1.1 聚合物乳液对砂浆表观密度的影响 2.1.2 聚合物乳液对砂浆抗折、抗压强度的影响 2.1.3 聚合物乳液对砂浆黏结强度的影响 2.2 消泡剂对聚合物改性水泥砂浆性能影响 2.2.1 消泡剂对聚合物改性砂浆表观密度的影响 2.2.2 消泡剂对砂浆抗折、抗压强度的影响 2.2.3 消泡剂对水泥砂浆黏结强度的影响 3. 结论
1.1 原材料 水泥：P·O 42.5 级水泥； 砂：70~140 目的细砂和40~70 目的中砂； 消泡剂：某消泡剂； 聚合物乳液：纯丙乳液，固含量 45.93%，玻化温Tg≈15℃。 1.2 试验方法 试件制备和抗折强度、抗压强度、黏结强度等基本性能测试均参照 JGJ/T 70—2009 《建筑砂浆基本性能试验方法标准》进行。
2.1 聚灰比（P/C）对聚合物水泥砂浆性能影响 试验以聚灰比 （P/C）（按聚合物乳液固含量计算）从 0~0.2，固定水灰比为0.43，灰砂比为1:1.85，其中40~70 目中砂占77%，70~140目细砂占 23%，试验结果见表 1。 2.1.1 聚合物乳液对砂浆表观密度的影响 聚合物纯丙乳液对水泥砂浆表观密度的影响如图 1 所示。 由图 1 可以看出，聚合物乳液砂浆的湿表观密度随 P/C 增加而增大，至 P/C 为 0.10 时达到最大，随后湿表观密度变化幅度较小；且加入聚合物乳液后水泥砂浆的湿表观密度相对于空白试样均减小，说明乳液颗粒可以填充水泥砂浆的空隙，进而提高水泥砂浆的密实度，增加表观密度；但由于掺入聚合乳液后，砂浆在搅拌过程中可能会引入一些气体，因此，随着乳液掺量的继续增加，水泥砂浆中的含气量增加直至达到饱和状态，表观密度不再增加，反而有小幅度降低。 2.1.2 聚合物乳液对砂浆抗折、抗压强度的影响 力学性能是水泥基材料的重要性能，由于聚合物具有良好的柔韧性，聚合物乳液的加入，可以大幅度改善水泥基材料力学性能。 聚合物乳液对水泥砂浆力学性能的影响如图 2 所示， 从图 2 可以看出，聚灰比（P/C）由 0 增加至 0.1 时，水泥砂浆的 14d和 28d 抗折强度和抗压强度随乳液掺量增加呈增长趋势，继续增加聚合物乳液掺量，抗折强度和抗压强度均有降低。这是由于聚合物乳液颗粒分散于水泥砂浆中，在一定的温度条件下，通过水分的蒸发，形成聚合物膜，具有较好的柔韧性，提高了砂浆的抗折强度；其 次 ，聚合乳液颗粒可以增加水泥材料的密实度，因此，抗压强度随着聚合物乳液掺量增加而增加。 但是，随着聚合物乳液掺量的继续增加，砂浆的抗压、抗折强度不再增加反而降低，这是因为聚合物乳液的掺入引入了部分气体，引入气体形成的缺陷对砂浆强度的降低大于聚合物成膜对砂浆强度的增加，因此，降低了砂浆的抗折和抗压强度。 2.1.3 聚合物乳液对砂浆黏结强度的影响 聚合物乳液具有良好的黏结性能，从图 3 可看出，随着聚合物掺量的增加，砂浆黏结强度整体呈现增长趋势，且聚合物乳液改性水泥砂浆的黏结强度均明显高于普通水泥砂浆。 这表明聚合物乳液改性水泥砂浆与基层的界面，可以通过聚合物成膜原理改善锚固和自张拉产生的桥联作用，进而改善水泥水化产物与骨料之间的黏结性能。
2.2 消泡剂对聚合物改性水泥砂浆性能影响 结合上述试验数据，考虑经济适用因素，本试验选用 P/C 为 0.06 作为试验基础进行测试，消泡剂掺量以 0.1%、0.2%、0.4%来进行试验， 试验结果如表2 所示。 2.2.1 消泡剂对聚合物改性砂浆表观密度的影响 消泡剂可以消除聚合物水泥基材料引入的气泡，由试验结果（图 4）可以看出，加入消泡剂的聚合物改性水泥基砂浆的湿表观密度与未加消泡剂的砂浆相对增加，且随消泡剂的增加， 表观密度增大，说明消泡剂消除了聚合物乳液引入的气泡，增加了水泥砂浆的密实性。 2.2.2 消泡剂对砂浆抗折、抗压强度的影响 加入消泡剂后，砂浆的 14d、28d 抗折、抗压强度明显提高（见图 5），主要由于掺入的消泡剂在气泡表面产生稳定不平衡的表面张力，破坏了气泡表面弹性，使 小气泡聚集成大气泡破裂，从 而改善了水泥砂浆的密实性，强度增加。 当消泡剂的掺量超过 0.2%时，水泥砂浆的抗折强度降低，分析原因，消泡剂掺量过高， 降低了砂浆中毛细孔的数，使水分散失减慢，影响了聚合物的成膜，降低了砂浆的柔韧性，从而降低了抗折强度。 2.2.3 消泡剂对水泥砂浆黏结强度的影响 消泡剂对水泥砂浆黏结强度的影响见图6。 由图 6可见，随着消泡剂掺量的增加，水泥砂浆的黏结性能先增加后减小， 当消泡剂的掺量为 0.2%时，水泥砂浆的黏结强度最大，这与抗压、抗折强度的变化规律基本一致，主要由于引入气体的数量减少使水泥砂浆密实，缺陷减少。 当消泡剂的掺量大于0.2% 时 ，黏结强度呈减小趋势 ， 这是因为掺入过多的消泡剂时，影响了水泥砂浆的孔隙分布，对水泥砂浆的强度产生不利的影响。
（1）在 一定范围内 ，掺入聚合物乳液后，水泥砂浆湿表观密度随乳液掺量增加先增高后保持稳定，抗折、抗压强度随乳液掺量增加呈现先增高后降低的趋势， 水泥砂浆的黏结强度则呈现持续增加趋势，聚灰比达到 0.15 后基本保持不变。 （2）掺入聚合物乳液时会在水泥砂浆中引入一定量的气体，消泡剂的掺加可以对聚合物乳液水泥砂浆力学性能的发挥起到一定的积极作用，试验结果表明，消泡剂的掺量在0.2%时水泥砂浆的力学性能效果最佳。