丁苯水泥改性剂改性水泥基材料的机理研究进展.docx

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丁苯水泥改性剂改性水泥基材料的机理研究进展

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摘要：本文综述了近年来国内外在丁苯水泥改性剂（Styrene-ButadieneCementModifier，SBCM）改性水泥基材料机理方面的研究进展。从理论角度归纳与总结了SBCM改性水泥基材料的机理，主要从3个方面论述了SBCM改性水泥基材料的改性机理：主要包括SBCM对水泥水化过程、改性水泥基材料的微观结构、孔洞结构的影响。

关键词：丁苯水泥改性剂；改性水泥基材料；机理；微观结构；孔结构

1．引言

1923年，Cressons第一个将天然胶乳加入到水泥中，制备了铺路材料。1924年，Lefebure第一个提出聚合物改性水泥基材料的新概念，并且，其专利在英国获授权。这是真正意义上的聚合物改性水泥基材料的开始。1932年，Bend等第一个将合成的乳液用于改性水泥基材料，此后，人们主要用合成的聚合物用于改性水泥基材料，使这种材料得到了长足的发展，大量的应用到工程建设中。作为防水材料、路面材料、修补材料、装饰涂层以及胶粘剂等。近年来，由于科学技术的发展，多种物理或化学的方法用于探查材料的组成和结构方面的信息，这就扩展了研究聚合物改性水泥基材料机理研究的角度、深度及广度。由于丁二烯苯乙烯胶乳（丁苯胶乳，styrene-butadienelatex，SBL）的价格比较便宜，因此，SBCM改性水泥基材料（ModifiedCementBasedMaterials，MCBM）在实际中应用最多，发展最快。MCBM属聚集体，其形成过程及其复杂，研究人员一直在探求SBCM的改性机理，做了许多工作，也取得了大量成果。他们对机理的研究主要包括SBCM的种类及掺量对水泥水化作用、SBCM对MCBM的微观结构、孔结构的影响，也包括SBCM自身的结构对MCBM的性能影响。本文主要综述近几年SBCM对MCBM的机理在国内外的研究进展。

2．SBCM对水泥水化过程的影响

梁乃兴研究认为SBCM加入量占水泥质量小于50%时，对最终的水化程度没有明显的影响，但延缓了初期水化反应，随SBCM加入量的增加，改性水泥基材料的杨氏模量和抗折强度增大，抗压强度和刚度下降，SBCM对水泥净浆有减水和缓凝作用；当SBCM加入量占水泥质量大于50%时，SBCM成膜的阻碍作用小于促进作用，结果促进了水泥水化。熊剑平也对SBCM改性水泥基材料的改性机理进行研究，结果表明：SBCM均延长了水泥净浆的初凝与终凝时间。

3．SBCM对水泥基材料微观结构的影响

依据成膜特性，研究人员提出了不同形态结构的结构形成模型，主要有Ohama模型、Konietzko模型[8]。Konietzko结构模型包括均匀分散、水泥水化、形成SBCM膜、形成硬化SBCM水泥共基体4个过程，认为水泥水化物与SBCM形成了相互贯穿的互穿网络结构。Ohama模型包括乳胶粒子在水泥浆体中均匀分散、在毛细孔中乳胶粒子聚集、形成SBCM膜结构3个过程，认为SBCM网膜包裹水泥硬化浆体。这些结构模型机理具有普适性，因此，也适用于SBCM。此后，关于MCBM微观结构研究的报道日益增多。李祝龙对SBCM改性水泥基材料的机理也进行了分析，发现SBCM乳胶膜在水泥水化产物中穿梭，最终形成了网状结构。姚红云也对羧基丁苯类SBCM改性混凝土机理做了分析，微观结构分析表明：羧基丁苯类SBCM在混凝土中交织成网状胶膜，增大了水泥比表面积，从而使水泥水化反应更充分，微应力更分散，故混凝土的强度得到提高，耐久性得到改善。

4．SBCM对改性水泥基材料的孔结构影响

梅英军研究了SBCM对砂浆收缩性能改善机理，认为：（1）SBCM的掺入使砂浆的平均孔径、中值孔径及最可几孔径等减小、无害孔增多，有害孔及多害孔数量减少；（2）使砂浆闭口孔隙率增加，总孔隙率略有下降。王茹]研究了SBCM改性水泥砂浆孔结构的影响。发现当SBCM加入量大于10%时，孔隙率和大孔直径增大。张金喜等研究了SBCM改性水泥砂浆，结果表明：SBCM乳液具有细化水泥砂浆孔隙的作用。

5.结束语

在工业上SBL采用多釜串联的连续生产操作，该生产工艺过程自动控制程度高而且生产规模较大，这就降低了生产成本，而且，SBCM应用便利，这些优点致使其应用广泛，发展前景具大。目前，丁苯水泥改性剂改性水泥基材料的研究主要包括以下几个方面：性价比问题、可再分散乳胶粉末、钢筋混凝土结构的修补材料、节能和环境友好水泥基复合材料、使用寿命问题、人造大理石复合改性以及再利用等方面。与性能研究相比，研究丁苯水泥改性剂改性水泥基材料的机理较少。近年来，用于研究SBCM改性水泥基材料改性机理的研究方法日益增多，比如结合状态及元素分析法、物质鉴定、本体及表面结构观测法等。但由于改性水泥基材