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深圳市南山区建设工程质量监督检验站 广东深圳 518000
摘要：在一些研究中说明了加入聚氨酯后水泥砂浆的力学性能降低，水泥砂浆的耐久性有所提升，砂浆的硬化速度加快。本文通过对比实验来对普通水泥砂浆和加入了聚氨酯的水泥砂浆的凝结时间和强度进行分析，以此来研究总结聚氨酯水泥砂浆的实用性能，探究缓凝高效减水剂对聚氨酯水泥砂浆的改善作用，期望能得出更好的修补材料。
关键词：混凝土；表面修护；聚氨酯；水泥砂浆；强度；耐久性能
进入新世纪以来，随着我国经济的飞速增长，建筑行业得到了很好的发展，建筑技术和建筑材料在人们的不断探索研究下得以完善。水泥砂浆的性能关系到建筑的使用性能，如果水泥砂浆凝结后的强度不够，将会造成不良的影响，因此如何提高水泥砂浆的性能成为了人们关心的问题。下面就此进行讨论分析。
1 试验原材料
水泥：PO32.5R水泥。砂：河砂。减水剂：NH3G缓凝高效减水剂。聚氨酯材料：双组分材料，A组分为聚醚多元醇改性MDI（含游离-NCO10%～20%），B组分为固化剂，不含溶剂。
2 聚氨酯对水泥砂浆凝结时间及早期强度影响研究
试验依据《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001进行，采用聚氨酯水泥净浆测试凝结时间，测试方法同水泥凝结时间测定试验方法。聚氨酯对水泥凝结时间影响研究结果见表1。聚氨酯改性水泥砂浆的早期强度试验结果见表2。
表1 聚氨酯对水泥凝结时间影响研究结果
注：①A、B组分以1：0.5的比例掺入进行试验研究。
表2 聚氨酯改性水泥砂浆的早期强度试验结果
由表1、表2可以看出，增加聚氨酯的掺量，加快水泥砂浆的凝结，提高了水泥砂浆的早期强度。因此，工程量小的快速抢修，可采用聚氨酯水泥砂浆。当然，实际应用聚氨酯水泥砂浆，还有待于进一步优化此材料组成，以获得最佳应用。比如，聚氨酯B组分可加快聚氨酯水泥砂浆的凝结硬化，而且对聚氨酯聚合物的性能也有改善，所以需进一步试验论证在水泥砂浆中共同使用聚氨酯A、B组分。
2 聚氨酯水泥砂浆性能改进试验研究
掺入聚氨酯，加快水泥砂浆凝结硬化，但是不利水泥充分水化，因此最佳改善效果较难取得，且工程应用面十分狭窄。将聚氨酯水泥砂浆用于一般工程，首先要解决其凝结硬化快、工作性差的问题。本文仅对现有材料进行优化研究，将缓凝高效减水剂掺入聚氨酯水泥砂浆中，研究聚氨酯水泥砂浆流动性、凝结时间及强度因掺入减水剂带来的改善作用。
试验研究依据《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ/T70-2009进行。聚氨酯水泥砂浆凝结时间、流动性及强度试验结果见表3。
表3 掺减水剂聚氨酯水泥砂浆凝结时间、稠度及强度试验结果
图1 掺减水剂聚氨酯水泥砂浆强度试验结果
由表3、图1可见，掺入缓凝高效减水剂，聚氨酯水泥砂浆的凝结较慢，可将其应用于一般工程，且缓凝高效减水剂也明显改善了聚氨酯水泥砂浆的流动性和力学性能。
试验中发现，掺减水剂的试件，成型24h后不能拆模，因此，进行砂浆强度试验时，掺减水剂试件均在成型48h后拆模。这表明，掺减水剂的聚氨酯水泥砂浆比普通水泥砂浆较快失去塑性，但却较慢获得强度。造成此现象的原因可能是水与部分聚氨酯发生初步聚合反应，导致了砂浆较快失去塑性，而聚合物的形成和水泥的水化因减水剂的掺入减速进行，从而延迟砂浆强度的获得。
掺入减水剂后，与普通水泥砂浆的抗压强度相比，掺5%、10%聚氨酯水泥砂浆的抗压强度分别提高15.5%、10.0%。砂浆力学性能得到提高主要是因为减水剂的减水效果。此外，所用减水剂是亲水性表面活性剂，掺入减水剂能使聚氨酯材料在水泥砂浆中分散的更均匀。因此，试验中虽然聚氨酯水泥砂浆掺入减水剂后减少了用水量，但稠度仍然提高很多，基本上达到普通水泥砂浆的稠度。所以，聚氨酯水泥砂浆中掺入缓凝高效减水剂，既促进了聚氨酯聚合物的形成，又促使水泥充分水化，最终提高了聚氨酯水泥砂浆的力学性能。
根据缓凝高效减水剂对聚氨酯水泥砂浆性能的改善，水性聚氨酯材料应用于改性水泥砂浆有了新的设想。即虽然双组分水性聚氨酯材料中水过量，但该材料体系的固化基础仍然是以-NCO和-OH的反应为主，原因是水的蒸发速度快于-NCO与-OH和H2O的反应速度。因此，如果研究开发出一种含-OH缓凝减水剂，同时也能作为水性聚氨酯羟基成分，则在水泥砂浆中应用时，能分散均匀，且因水化反应掉一部分水及水分的蒸发（水的蒸发速度仅用1h就能完成），-NCO也主要与-OH发生交联反应，最终获得综合性能较好的聚合物，同时也能改良对水泥水化的不利影响。
此设想的意义在于水性聚氨酯在水泥砂浆中应用较方便可行，且可避免无溶剂聚氨酯黏度较高，在水泥砂浆中分散性较差，以及与水反应影响水泥水化的问题，但多学科合作研究才能制作出此聚氨酯基水泥改性剂。
3 结语
由上文可见，加入缓凝高效减水剂的聚氨酯水泥砂浆能有效解决聚氨酯材料在水泥砂浆中分布不均匀的现象，同时对水泥的水化有促进作用，可以明显地改善聚氨酯水泥砂浆的工作性能和力学性能，能创造更多的经济效益和社会效益，值得我们推广使用。
参考文献：
[1] DL/ T 5126- 2001 聚合物改性水泥砂浆试验规程[S].北京：中国电力出版社.
[2] JGJ/ T 70- 2009 建筑砂浆基本性能试验方法[S].北京：中国建筑工业出版社.
摘要：在一些研究中说明了加入聚氨酯后水泥砂浆的力学性能降低，水泥砂浆的耐久性有所提升，砂浆的硬化速度加快。本文通过对比实验来对普通水泥砂浆和加入了聚氨酯的水泥砂浆的凝结时间和强度进行分析，以此来研究总结聚氨酯水泥砂浆的实用性能，探究缓凝高效减水剂对聚氨酯水泥砂浆的改善作用，期望能得出更好的修补材料。
关键词：混凝土；表面修护；聚氨酯；水泥砂浆；强度；耐久性能
进入新世纪以来，随着我国经济的飞速增长，建筑行业得到了很好的发展，建筑技术和建筑材料在人们的不断探索研究下得以完善。水泥砂浆的性能关系到建筑的使用性能，如果水泥砂浆凝结后的强度不够，将会造成不良的影响，因此如何提高水泥砂浆的性能成为了人们关心的问题。下面就此进行讨论分析。
1 试验原材料
水泥：PO32.5R水泥。砂：河砂。减水剂：NH3G缓凝高效减水剂。聚氨酯材料：双组分材料，A组分为聚醚多元醇改性MDI（含游离-NCO10%～20%），B组分为固化剂，不含溶剂。
2 聚氨酯对水泥砂浆凝结时间及早期强度影响研究
试验依据《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126-2001进行，采用聚氨酯水泥净浆测试凝结时间，测试方法同水泥凝结时间测定试验方法。聚氨酯对水泥凝结时间影响研究结果见表1。聚氨酯改性水泥砂浆的早期强度试验结果见表2。
表1 聚氨酯对水泥凝结时间影响研究结果
注：①A、B组分以1：0.5的比例掺入进行试验研究。
表2 聚氨酯改性水泥砂浆的早期强度试验结果
由表1、表2可以看出，增加聚氨酯的掺量，加快水泥砂浆的凝结，提高了水泥砂浆的早期强度。因此，工程量小的快速抢修，可采用聚氨酯水泥砂浆。当然，实际应用聚氨酯水泥砂浆，还有待于进一步优化此材料组成，以获得最佳应用。比如，聚氨酯B组分可加快聚氨酯水泥砂浆的凝结硬化，而且对聚氨酯聚合物的性能也有改善，所以需进一步试验论证在水泥砂浆中共同使用聚氨酯A、B组分。
2 聚氨酯水泥砂浆性能改进试验研究
掺入聚氨酯，加快水泥砂浆凝结硬化，但是不利水泥充分水化，因此最佳改善效果较难取得，且工程应用面十分狭窄。将聚氨酯水泥砂浆用于一般工程，首先要解决其凝结硬化快、工作性差的问题。本文仅对现有材料进行优化研究，将缓凝高效减水剂掺入聚氨酯水泥砂浆中，研究聚氨酯水泥砂浆流动性、凝结时间及强度因掺入减水剂带来的改善作用。
试验研究依据《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ/T70-2009进行。聚氨酯水泥砂浆凝结时间、流动性及强度试验结果见表3。
表3 掺减水剂聚氨酯水泥砂浆凝结时间、稠度及强度试验结果
图1 掺减水剂聚氨酯水泥砂浆强度试验结果
由表3、图1可见，掺入缓凝高效减水剂，聚氨酯水泥砂浆的凝结较慢，可将其应用于一般工程，且缓凝高效减水剂也明显改善了聚氨酯水泥砂浆的流动性和力学性能。
试验中发现，掺减水剂的试件，成型24h后不能拆模，因此，进行砂浆强度试验时，掺减水剂试件均在成型48h后拆模。这表明，掺减水剂的聚氨酯水泥砂浆比普通水泥砂浆较快失去塑性，但却较慢获得强度。造成此现象的原因可能是水与部分聚氨酯发生初步聚合反应，导致了砂浆较快失去塑性，而聚合物的形成和水泥的水化因减水剂的掺入减速进行，从而延迟砂浆强度的获得。
掺入减水剂后，与普通水泥砂浆的抗压强度相比，掺5%、10%聚氨酯水泥砂浆的抗压强度分别提高15.5%、10.0%。砂浆力学性能得到提高主要是因为减水剂的减水效果。此外，所用减水剂是亲水性表面活性剂，掺入减水剂能使聚氨酯材料在水泥砂浆中分散的更均匀。因此，试验中虽然聚氨酯水泥砂浆掺入减水剂后减少了用水量，但稠度仍然提高很多，基本上达到普通水泥砂浆的稠度。所以，聚氨酯水泥砂浆中掺入缓凝高效减水剂，既促进了聚氨酯聚合物的形成，又促使水泥充分水化，最终提高了聚氨酯水泥砂浆的力学性能。
根据缓凝高效减水剂对聚氨酯水泥砂浆性能的改善，水性聚氨酯材料应用于改性水泥砂浆有了新的设想。即虽然双组分水性聚氨酯材料中水过量，但该材料体系的固化基础仍然是以-NCO和-OH的反应为主，原因是水的蒸发速度快于-NCO与-OH和H2O的反应速度。因此，如果研究开发出一种含-OH缓凝减水剂，同时也能作为水性聚氨酯羟基成分，则在水泥砂浆中应用时，能分散均匀，且因水化反应掉一部分水及水分的蒸发（水的蒸发速度仅用1h就能完成），-NCO也主要与-OH发生交联反应，最终获得综合性能较好的聚合物，同时也能改良对水泥水化的不利影响。
此设想的意义在于水性聚氨酯在水泥砂浆中应用较方便可行，且可避免无溶剂聚氨酯黏度较高，在水泥砂浆中分散性较差，以及与水反应影响水泥水化的问题，但多学科合作研究才能制作出此聚氨酯基水泥改性剂。
3 结语
由上文可见，加入缓凝高效减水剂的聚氨酯水泥砂浆能有效解决聚氨酯材料在水泥砂浆中分布不均匀的现象，同时对水泥的水化有促进作用，可以明显地改善聚氨酯水泥砂浆的工作性能和力学性能，能创造更多的经济效益和社会效益，值得我们推广使用。
参考文献：
[1] DL/ T 5126- 2001 聚合物改性水泥砂浆试验规程[S].北京：中国电力出版社.
[2] JGJ/ T 70- 2009 建筑砂浆基本性能试验方法[S].北京：中国建筑工业出版社.