论文部分内容阅读
聚合物水泥防水砂浆具有韧性好、抗渗强度高、粘结强度高、施工环境不受限制及背面防水等优点,逐渐广泛应用于公用及民用建筑的地下防水、屋面渗漏修补及家庭卫浴防水等工程领域。然而,由于所用聚合物存在成本高、用量大或改性效果不佳等问题,目前聚合物水泥防水砂浆的市场占有率还不高。本文首先通过无皂乳液聚合法制备了功能性核壳苯丙聚合物,避免了乳化剂的使用,乳液性能好,污染小;然后以核壳苯丙聚合物作改性剂,同时使用复合骨料(钢渣、尾矿等),配制了苯丙聚合物改性水泥防水砂浆。论文的主要工作及成果如下:以苯乙烯(St)、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为主要原料,采用无皂乳液聚合法制备了核壳结构的苯丙二元共聚物PS-HEMA,微球粒径约为400~500 nm,固含量约为4%。通过研究各反应条件对乳液的影响,确定St的最佳反应时间为5 h,过硫酸钾(KPS)的适宜加入量为St质量的1.0%~1.8%,NaOH和NaHCO3的适宜比例为1:1,HEMA的适宜加入量为St质量的10%左右。另外,通过引入对苯乙烯磺酸钠(NaSS)制备了苯丙三元共聚物PS-NaSS-HEMA,微球保持了原有的核壳结构,粒径约为70~80 nm。实验确定NaSS的适宜加入量为St摩尔数的0.8%~1.2%,St和H2O的比例在1:4~3:10之间,此时乳液固含量达到20%以上,可有效提高生产效率,降低成本。利用工矿业固体废弃物为主要原材料,得到级配合理的复合骨料:铁尾矿40%、钢渣40%、粉煤灰20%。以水泥、复合骨料、PS-HEMA及外加剂等为主要原材料配制了苯丙乳胶粉改性水泥防水砂浆。通过单因素试验探索了灰砂比、聚合物掺量、消泡剂掺量、减水剂掺量对防水砂浆性能的影响,确定了主要影响因素及范围,并通过正交试验得出了防水砂浆最佳配比:灰砂比1:2.5、聚合物掺量12%、消泡剂掺量0.8%(以水泥质量计)。以此配方进行验证试验,其所有指标都满足标准要求。另外,以PS-NaSS-HEMA为改性剂,按照此配方进行试验,其各项指标也都满足要求,且抗渗性更优。此外,通过进行PS-HEMA与市售聚合物聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、苯丙聚合物(SAE)改性水泥防水砂浆的对比试验,得出PS-HEMA改性砂浆的综合性能最优,尤其是抗渗性。通过红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等手段对聚合物微球及聚合物改性防水砂浆进行了表征。FTIR结果表明St/HEMA及St/NaSS/HEMA体系中各单体均参加了反应,生成了苯丙共聚物;SEM显示微球呈圆球形,单分散性良好,粒型均一;TEM显示微球呈明显的核壳结构。聚合物改性水泥防水砂浆的SEM显示聚合物成膜覆盖在了水泥水化产物表面、微裂纹及孔洞,PS-HEMA微球填充了砂浆的缝隙和孔洞,阻隔通道,使砂浆更加致密,从而提高砂浆的抗折强度、抗渗性等。