提高聚氨酯水泥砂漿性能的方法探析

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摘要：在一些研究中說明了加入聚氨酯后水泥砂漿的力學性能降低，水泥砂漿的耐久性有所提升，砂漿的硬化速度加快。本文通過對比實驗來對普通水泥砂漿和加入了聚氨酯的水泥砂漿的凝結時間和強度進行分析，以此來研究總結聚氨酯水泥砂漿的實用性能，探究緩凝高效減水劑對聚氨酯水泥砂漿的改善作用，期望能得出更好的修補材料。

關鍵詞：混凝土；表面修護；聚氨酯；水泥砂漿；強度；耐久性能

進入新世紀以來，隨著我國經濟的飛速增長，建筑行業得到了很好的發展，建筑技術和建筑材料在人們的不斷探索研究下得以完善。水泥砂漿的性能關系到建筑的使用性能，如果水泥砂漿凝結后的強度不夠，將會造成不良的影響，因此如何提高水泥砂漿的性能成為了人們關心的問題。下面就此進行討論分析。

1 試驗原材料

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 聚氨酯對水泥砂漿凝結時間及早期強度影響研究

試驗依據《聚合物改性水泥砂漿試驗規程》DL/T5126-2001進行，采用聚氨酯水泥凈漿測試凝結時間，測試方法同水泥凝結時間測定試驗方法。聚氨酯對水泥凝結時間影響研究結果見表1。聚氨酯改性水泥砂漿的早期強度試驗結果見表2。

表1 聚氨酯對水泥凝結時間影響研究結果

注：①A、B組分以1：0.5的比例摻入進行試驗研究。

表2 聚氨酯改性水泥砂漿的早期強度試驗結果

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，提高了水泥砂漿的早期強度。因此，工程量小的快速搶修，可采用聚氨酯水泥砂漿。當然，實際應用聚氨酯水泥砂漿，還有待于進一步優化此材料組成，以獲得最佳應用。比如，聚氨酯B組分可加快聚氨酯水泥砂漿的凝結硬化，而且對聚氨酯聚合物的性能也有改善，所以需進一步試驗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試驗研究

摻入聚氨酯，加快水泥砂漿凝結硬化，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，首先要解決其凝結硬化快、工作性差的問題。本文僅對現有材料進行優化研究，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性、凝結時間及強度因摻入減水劑帶來的改善作用。

試驗研究依據《建筑砂漿基本性能試驗方法》JGJ/T70-2009進行。聚氨酯水泥砂漿凝結時間、流動性及強度試驗結果見表3。

表3 摻減水劑聚氨酯水泥砂漿凝結時間、稠度及強度試驗結果

圖1 摻減水劑聚氨酯水泥砂漿強度試驗結果

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較慢，可將其應用于一般工程，且緩凝高效減水劑也明顯改善了聚氨酯水泥砂漿的流動性和力學性能。

試驗中發現，摻減水劑的試件，成型24h后不能拆模，因此，進行砂漿強度試驗時，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，但卻較慢獲得強度。造成此現象的原因可能是水與部分聚氨酯發生初步聚合反應，導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行，從而延遲砂漿強度的獲得。

摻入減水劑后，與普通水泥砂漿的抗壓強度相比，摻5%、10%聚氨酯水泥砂漿的抗壓強度分別提高15.5%、10.0%。砂漿力學性能得到提高主要是因為減水劑的減水效果。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性能。

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

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

3 結語

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象，同時對水泥的水化有促進作用，可以明顯地改善聚氨酯水泥砂漿的工作性能和力學性能，能創造更多的經濟效益和社會效益，值得我們推廣使用。

參考文獻：

[1] DL/ T 5126- 2001 聚合物改性水泥砂漿試驗規程[S].北京：中國電力出版社.

[2] JGJ/ T 70- 2009 建筑砂漿基本性能試驗方法[S].北京：中國建筑工業出版社.