聚合物水泥基快速道路工程修补材料的开发

聚合物水泥基快速道路工程修补材料的开发摘要：随着人类社会科学技术突飞猛进的发展，各种新型及改性材料的研究也取得了一系列令人满意的进展。高分子聚合物加入水泥基体所制得的混合材料便是一种应用前景非常广阔的新型材料。本文将对聚合物水泥基复合材料的发展演变历程、实验所需原料、实验制备过程及其物理力学特性和化学特性等方面进行系统的分析，并通过试验比较添加不同聚合物材料的水泥砂浆之间的物理力学特性及化学特性。Abstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnology,thestudyofvariousnew-styleandmodifiedmaterialshavegainedaseriesofsatisfactoryprogression.Thecompositematerialobtainedbyaddingpolymertocementmatrixisanewtypeofcompositematerialwithwideapplicationprospect.Inthispaper,thedevelopmentandevolutionofpolymer-cement-basedcomposites,therawmaterialsneededfortheexperiment,theexperimentalpreparationprocess,physicalandmechanicalpropertiesandchemicalpropertiesaresystematicallyanalyzed,thephysicalandmechanicalpropertiesandchemicalpropertiesofcementmortarwithdifferentpolymermaterialwerecompared.关键词：聚合物；水泥砂浆；道路修补前言1843年，硅酸盐水泥被首次制备出。于是，水泥混凝土便成为了世界上用量最大的建筑材料，推动了世界科学的发展。混凝土的发展也经历了以下四个时期:①混凝土水胶比理论的提出；②干硬性、预应力及预制混凝土的时期；③外加剂和流动性时代；④高强、高性能混凝土时代。随着社会历史的发展，人类对混凝土的特性已经非常了解了。混凝土能承受很高的压力，能适用很多领域等。但是混凝土的缺点也限制了混凝土更广泛的应用。如不能受拉，不能受折，弯沉小，比较脆，自重大，抗冻性及易被化学侵蚀等，这些都是混凝土比较显著的缺点。在科学技术和工业迅速发展的当今，混凝土的缺点似乎显得越来越突出且棘手。多年以来，世界各国的研究人员对水泥这一材料进行了大量的研究，希望能够通过改性的手段来解决混凝土自身难以克服的缺陷，从而使混凝土能够满足更多类型的工程的需要。19世纪20年代，克莱森（Cresson）利用天然橡胶乳液对水泥砂浆及水泥混凝土进行改性。1924年Lefebure申请了该专利，奠定了人类用聚合物改性水泥制品的基础。1932年，Band率先申请了利用人造橡胶改性水泥制品的专利。后来，人们尝试了用合成聚合物乳胶对水泥制品进行改性。19世纪中叶，各国材料界专家学者纷纷开始重视这一领域的研究，并取得了一系列令人瞩目的成果。80年代往后,这一领域在众多国家的深入研究后再次得到了极大的推动，相关技术也日益成熟。美国是世界上研究聚合物水泥基复合材料的先行国家，他们在聚合物的改性机理，与水泥间的作用机理等方面都做了深入研究，并获得了很多重要的理论经验。而我国对该领域的研究起步较晚。1聚合物水泥砂浆1.1普通水泥砂浆的特性砂浆是种黏结物质，它用于建筑行业中的砌砖，由给定比例的砂子和胶结材料（比如石膏、水泥和黏土等）加水拌和而成。而水泥砂浆则特指用水泥作为胶结材料，以砂作为细骨料，加水拌和配制而成的砂浆，这种砂浆强度较高。常用的水泥砂浆水泥与砂的比例为1：3。普通水泥砂浆是水硬性材料，它强度高、凝结速度快，但是它的保水性差、密实性差而且不能反复抹压。普通水泥砂浆是一种多相无机且非均质的脆性材料，其骨料之间的结构结合力低。水泥在与水反应的过程中，其内部会产生很多充满水的管腔。但随着硬化过程的完成，水分会消失不见，原先的水腔就变成了呈毛细管状的空腔。因为有这些呈毛细管状的空腔存在，所以水泥固结体的抗折强度就会受到影响。而且空腔也会导致水泥固结体出现易渗水性及应力集中现象，并且会产生微裂纹。这些不良现象最终都会容易导致水泥砂浆体结构在外力作用下遭到破坏。

1.2聚合物的特性聚合物一般指相对分子质量高达几千到几百万的化合物，主要是同系物的混合物。聚合物的形态结构多样，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构以及织态结构。高分子在常温下以固态或液态存在，几乎无挥发性。固态高分子按结构形态可分为晶态和非晶态。前者分子排列规整有序；而后者分子排列无规则。同一种高分子可以同时拥有晶态和非晶态两种结构。组成高分子链的原子之间是以共价键相结合的，高分子链一般具有链型和体型两种不同的形状。世界上大量的高分子化合物，是以低分子有机化合物经聚合反应而制成的。聚合物按来源可分为天然高分子聚合物和合成高分子聚合物两大类。天然高分子聚合物广泛存在于动物、植物及生物体内。用化学方法合成的高分子聚合物叫合成高分子聚合物，如聚乙烯、尼龙等。聚合物按性能又可分为塑料、橡胶和纤维三大类。塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料，大部分塑料呈脆性；橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶，橡胶具有良好的弹性；纤维可分为天然纤维和化学纤维，化学纤维又可分为合成纤维和人造纤维，纤维具有较好的挠曲性能和较高的强度。1.3聚合物砂浆复材的特性在水中掺入一定量的聚合物并搅拌均匀，然后与普通水泥砂浆一起拌和而成的聚合物水泥砂浆有着优于普通水泥砂浆的性质。它的力学性能很优良，其中的聚合物可以提高水泥基体的韧性、塑性和致密度。与普通水泥砂浆相比性能的改善有：提高了抗压、抗折强度；增加了抗破裂模量；提高了弹性模量、抗折弹性模量；减少了弹性变形，增加了硬度；几乎没有渗水性，能非常有效地减少吸水率；耐久性和抗侵蚀能力提高；适用于破损水泥混凝土的修补工程；与现有水泥混凝土的制造工艺过程相匹配。聚合物砂浆复材有两种主要形式：浸渍聚合物混凝土和聚合物水泥混凝土。浸渍聚合物混凝土可用于受力的混凝土及钢筋混凝土结构构件。但因浸渍工艺复杂、成本较高，尺寸受到限制并且混凝土构件需要预制等原因，因而它主要适用于特殊工程。聚合物水泥混凝土工艺简单、成本低，可应用于各种各样的工程，比如应用于地面和道路工程，应用于结构工程等等。2聚合物水泥砂浆的分类按聚合物的形态不同，可将聚合物砂浆分类为：乳液聚合物砂浆和干粉聚合物砂浆。2.1乳液聚合物砂浆三十多年前的国内建筑行业使用的聚合物砂浆绝大多数还是乳液聚合物砂浆。即在施工现场将高分子乳液和水泥砂浆一起搅拌而制作成功的特殊水泥砂浆。可以对水泥进行改性的高分子乳液有苯丙乳液、丁苯胶乳、环氧树脂乳液等。加入这些聚合物的目的是为了提高水泥砂浆的粘接拉伸强度,防止砂浆内部裂开而引起结构的破坏。高分子乳液的加入可以减少水泥固结体内的空腔，使其内部组分更紧密，所以这也能提高砂浆的抗渗性,减少渗水漏水现象发生的概率。这种方法在实际情况下确实达到了预计的效果。通过改性的水泥砂浆的性能在很多方面与普通砂浆相比都有了明显的提高。然而，这些能够改善的地方却受到了一系列不确定因素的影响。究其原因主要有以下几方面:一，聚合物砂浆的材性与水泥的材料特性有着密切的联系。当聚合物在施工现场被加入到水泥砂浆中时,其实事先并没有考虑到所需的聚合条件是否与实际情况相符合,以及试验的效果如何等等。其实不同的聚合物无论是单体状态还是复合状态，在改性水泥时具有聚合条件要求的是其复合链的形成。像矿渣硅酸盐水泥这类材料等,由于它们易干裂且很容易泌水，所以相对普通硅酸盐水泥而言，其改性的效果达不到我们所期望的程度。而再次改变配方又会造成资源的浪费。二，影响聚合物水泥砂浆品质的因素除了上述的第一种之外，还有另外两种。这就是聚合物配比的精确度和它在砂浆中分布的均匀程度。一个在施工现场难以解决的问题便是如何精确地控制改性砂浆各种组分之间的质量比例。由于在施工现场很难对各种组份进行一一精确计量，所以在制作过程当中很有可能存在配合比不当的情况。而这种情况会进而影响到改性砂浆的使用质量。聚合物在砂浆中分布不均匀便是影响砂浆品质的另一个因素。在制备聚合物砂浆之前，聚合物乳液应与水及其他辅料先搅拌均匀。然后再将搅拌好的混合料按规定的砂浆配比要求进行二次搅拌,于是就有了两次配比的问题。混合料和水泥、砂的配比是基本不可能一次性就能达到规范标准的,而且在拌合过程中我们还会对拌和料进行水分的补充,新补充的水已经是不含聚合物乳液，也不含辅料的纯水了，纯水也会使砂浆内部组分分布不均匀。而上述聚合物乳液在水泥砂浆中分布不匀正是直接影响改性水泥砂浆质量的重要原因。2.2干粉聚合物砂浆随着建筑工程材料的快速发展及对传统聚合物乳液砂浆优势的继承和对其缺点的摒弃、改善，干粉聚合物砂浆的雏形和优点渐渐显露了出来。干粉聚合物砂浆能够有效解决乳液聚合物砂浆所存在的聚合物难以与水泥相互匹配,聚合物难以与水泥达到最佳的配比，聚合物与砂浆难以达到最佳的配比以及难以与混合料搅拌均匀等棘手的问题。其材料生产构成如下:干粉聚合物砂浆可以先进行匹配试验，通过试验优选出若干个固定种类、固定品牌的水泥来作基体,若干种聚合物干粉作改性剂。因此可以说水泥的配比与干粉聚合物改性剂是完全匹配的。干粉聚合物砂浆中的水泥、砂、聚合物及外加剂等,都是经过严格的配比控制，误差均控制在很小的范围内的。这种产品有着其特定的混合和搅拌要求。因此说干粉聚合物砂浆的聚合物生产过程应以保证各组分配比准确及混拌均匀为前提和重点，从而使产品质量满足工程实际需要。干粉聚合物砂浆的种种优点已在工程应用中得到认可和肯定。比如高分子益胶泥类产品,它的粘接力均能>1.0MPa,涂层（3mm）,抗渗强度均能>0.8MPa,能够完美地符合工程施工需要。3实验所用聚合物3.1纯丙乳液纯丙乳液是一种乳白色略带浅黄色并带有有刺鼻味的黏稠液体。纯丙乳液与纯丙的概念是不一样的，纯丙既可以呈固态状，也可以呈液态状。但纯丙乳液只有乳液状这一状态，纯丙乳液是一种混合化合物。它的制备原料有：甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和引发剂、乳化剂等外加剂。丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸类以及功能性助剂经过优化工艺可以多元聚共聚成纯丙乳液。纯丙乳液有着许多特点，它无毒性，无腐蚀性，不可燃，粒径细，高光泽。纯丙乳液属于非危险品，所以可以放心使用，再加上抗回粘性优良和耐候性优良，因此它具有广泛的适用性。纯丙乳液一般是用作在乳胶漆方面，它可由纯丙改性制得，也可以改性成其它物质，适用范围也变得更加广泛。纯丙乳液的特性见表1。表4-1序号项目指标1外观乳白色液体2固体含量wt%50±13PH值7±14最低成膜温度°C205粘度mpa.s200-8006钙离子稳定性(5%氯化钙水溶液1：4)通过7玻璃化温度（Tg）°C238稀释稳定性，48h不分层不破坏通过3.2聚醋酸乙烯酯（PVAc）聚乙酸乙烯酯是乙烯酯的聚合物，也叫聚醋酸乙烯酯。其英文缩写为PVAc，简称PVAc。该种聚合物是乙酸乙烯酯经聚合生成的。PVAc是无定形聚合物，它的外观透明，可以溶于苯和三氯甲烷等溶剂。PVAc的物理性质见表2。表4-2序号项目指标1软化点38°C2溶解度ketones,

ethers

and

aromatic

hydrocarbons:

soluble3粒径范围100~1000nm4粘度>5000mPa.s5残留单体<1%6灰分<3%7玻璃化温度>28°C8最低成膜温度15°C9介电常数1.1510吸水性2%~5%11拉伸强度34MpaPVAc在自然状态下是黏稠的无色液体或呈透明的淡黄色玻璃形颗粒。它在自然状态下无臭无味，它的软化点约为130℃，并且有塑性和韧性。PVAc不能溶于脂肪和水，但可与乙醇、醋酸等化学物质互溶，也可溶于酮、醇和芳烃等。其黏着力强，耐稀酸、稀碱，在阳光及125℃温度下能保持稳定。PVAc的化学性质见表3。表5-1序号项目指标1CAS号9003-20-72CBNumberCB37005943分子式[CH3COOCH2CH]n4分子量2万~20万5OLFileMolfile6PH值4~5PVAc可燃，燃烧（或分解）后的产物有CO等，并会释放刺激烟雾。当加热到250°C以上时能分解出醋酸。PVAc与硝酸、硝酸盐、硫酸等均可发生反应，遇到强碱强酸会分解，可由醋酸乙烯以自由基引发剂引发。作为适用范围非常广泛的聚合物之一，PVAc自然是有着许多的优点：它的抗老化性能好，粘结性能很好，各种稳定性能也很好，使用方便并且不会对自然环境造成化学污染等。它主要用作一些日常生活用品（比如纤维、木材、皮革、纸等材料）的胶粘剂，它也叫白胶或乳胶。且用作胶粘剂时，最多、最普遍得适用于木材。PVAc可以大量用作内外墙的装饰涂料，因为它具有施工便捷、稳定性优良以及无臭味等优点，因此它；同时，作为水泥中的添加剂，它还可以用于砌筑室内地板等；也可以用于墙壁的涂抹、结构物的防水工程、公路路面的修补工程等方面。在织物加工方面，PVAc主要用于硬挺加工、植绒粘合和印染等，但不宜粘合聚乙烯等制品。由于PVAc的热稳定性、水稳定性、耐碱性等性能稍差,所以可用共聚法对其进行改性，其中作用最广，产量最多的是丙烯酸酯类共聚物。乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液的适用性很广，价格便宜,性能良好，许多工业国都已对其进行大量生产，产量增长的速度很快。聚乙酸乙烯酯固体树脂或溶液在工业上主要用作胶粘剂，也可以用作制作聚乙烯醇缩醛和聚乙烯醇的原料。PVAc的用途多种多样。它离我们很近，在我们的日常生活中也能见到它的身影——它可作胶姆糖基料，也可以作织物整理剂。于是我们便能吃到各种口味的口香糖和泡泡糖，还能买到各种各样的毛绒玩具。4聚合物水泥砂浆的制备4.1实验所需材料本实验所制作的新型改性聚合物水泥砂浆选用的材料有聚合物、硅酸盐水泥、海砂、水和减水剂。以水泥作为基体，砂作为骨料，配以聚合物及减水剂等辅助用料。详细参数见表4。表6-1序号材料参数生产商（规格）1硅酸盐水泥42.52海砂粒径<1.18mm3水自来水4聚合物99.8纯度纯丙乳液、聚乙酸乙烯酯（PVAc）润承化工厂、诚丰塑胶原料助剂有限公司5减水剂聚羧酸减水剂上海臣启化工科技有限公司（CQJ-JSS02）4.2实验所需器材及仪器实验所需器材及仪器：水泥胶砂搅拌锅圆铲不锈钢碗电子天平精密电子天平500ml量杯试纸不锈钢直尺大播料器小播料器水泥抹刀抹布废弃机油40*40*160mm水泥铸铁试模水泥胶砂搅拌机：上海路达实验仪器有限公司；型号：JJ-5行星式水泥胶砂搅拌机程控器：上海路达实验仪器有限公司；型号：JJ-540*40*160mm水泥胶砂振实台:无锡建仪仪器机械有限公司；型号：ZS-15水泥混凝土标准养护箱：上海路达实验仪器有限公司（详细参数见表5）木锤矩形塑料盆胶皮刮具表6-2水泥混凝土标准养护箱型号电压加热功率制冷功率控制温度控制湿度出厂编号出厂日期HBY-60B220V500W500W20±1°C≥95%0192112019.54.3实验步骤试模准备先将试模用抹布擦干净,试模四周的内壁涂上一层机油。2、称量水泥与砂、水的比例为1：3：0.5。用不锈钢碗称取450克水泥，称取1350克砂，再用精密电子天平称取相应质量的纯丙乳液或PVAc（纯丙乳液用量杯称取，PVAc用试纸称取），用500ml量筒量取225mL水，保证一锅胶砂能成型三条试件。搅拌将砂倒入搅拌机的自动倒砂量具里。将抹布蘸湿，然后擦遍搅拌锅的内壁。量取225mL水倒入胶砂搅拌锅里，再将聚合物（或加入聚羧酸减水剂）加入锅内与水搅拌均匀，再加入450g水泥。把搅拌锅固定在搅拌机的固定架上。然后立即开动机器，低速搅拌30s后，在第二个30s开始的同时，自动倒砂量具的阀门打开，均匀地将砂加入（大约在52s的时候全部倒完）。然后高速再拌30s。

停拌90s，在第1个15s将叶片和锅壁上的胶砂刮入锅内。在高速下继续搅拌60s。试件的制备胶砂搅拌完成后立即装入试模中。将空试模和模套固定在振实台上，把搅拌锅从搅拌机上取下来，直接从搅拌锅里将胶砂分两层装入模中。第一层在每个槽里一部分胶砂，用大播料器垂直架在模套顶部沿每个模槽来回一次将料层播平，接着振实60下。再装第二层胶砂，用小播料器播平后再振实60下。移走模套，从振实台上取下试模，用不锈钢直尺沿试模长度方向以横向锯割动作慢慢向另端移动，一次将超过试模部分的胶砂刮去，并用同一直尺以近乎水平的情况下将试体表面抹平。记好标记，放入水泥混凝土标准养护箱(20±1°C，相对湿度应不低于90%)中养护24h后脱模。试件的脱模脱模前用防水墨汁对试体进行编号。脱模用木锤轻敲边缘。试件的水中养护脱模后的试体立即水平放在20±1°C的水中养护。试件放在矩形塑料盆里，并彼此间保持一定间距，以让水与试体的六个面接触。养护期间试件之间间隔或试体上表面的水深不得小于5mm，并随时加水以保持适当的恒定水位备注：在制作加聚羧酸减水剂的水泥试件时，聚羧酸减水剂的添加量为0.2%，减少的水量为20%（即用水量为180ml）5物理力学性能试验及结论本次实验所做的物理力学性能试验有：抗压强度试验、抗折强度试验和拉伸粘结强度试验。5.1抗折强度试验试件到达相应的养护时间后立即取出，然后用抗折强度试验机进行抗折强度试验，并在试验前将试件表面的水擦干。试验所用仪器为微机控制抗折抗压试验机，跨距为100mm，加载速度为50（N/s），保证试件均匀受压不得偏斜，直至破坏，记下破坏荷载。抗折强度按下式计算：（7—1）式中：—抗折强度，MpaP—破坏荷载，NL—两个支点的间距，mmb—棱柱体正方形截面的边长，mm结果精确至0.01Mpa。本次试验试验了添加量为1%、2%和3%纯丙乳液的水泥砂浆的3d和7d抗折强度（包括未加减水剂及加减水剂的抗折强度）及添加量为0.5%、1%和2%聚醋酸乙烯酯（PVAc）的水泥砂浆的3d和7d抗折强度（包括未加减水剂及加减水剂的抗折强度）。试验结果见表6、表7、表8、表9。表8-1不同含量的纯丙乳液对水泥砂浆抗折强度的影响（3d未加减水剂）Tab.6EffectsofPureAcrylicEmulsionwithdifferentcontentonrupturestrengthofcementmortar.（3dwithoutwaterreducer）纯丙乳液添加量抗折最大力/KN抗折强度/Mpa硅酸盐水泥抗折标准强度/Mpa1%1.613.763.52%1.744.093%1.7584.12表8-2不同含量的纯丙乳液对水泥砂浆抗折强度的影响（7d未加减水剂）Tab.7EffectsofPureAcrylicEmulsionwithdifferentcontentonrupturestrengthofcementmortar.（7dwithoutwaterreducer）纯丙乳液添加量抗折最大力/KN抗折强度/Mpa标准抗折强度/Mpa1%1.6983.9862%1.9344.533%2.0484.80由上面的表格可以看出，抗折强度最低的是添加量为1%的纯丙乳液—水泥砂浆试件。抗折强度最高的是添加量为3%的纯丙乳液—水泥砂浆试件。2%的纯丙乳液—水泥砂浆试件的抗折强度介于它们之间，但与2%的添加量相比，3%的添加量的抗折强度并没有显著提高，甚至可以说对抗折强度增长的作用微乎其微。在2%纯丙乳液—水泥砂浆中加入0.2%聚羧酸减水剂，进行抗折强度试验。试验结果见下表。表8-33d抗折最大力/KN3d抗折强度/Mpa7d抗折最大力/KN7d抗折强度/Mpa1.8644.372.0784.87通过对相关文献的查阅得知：当PVAc的添加量为1%时，由其所制作的PVAc—水泥砂浆最符合目前的工程实际需要。本次实验额外做了两组PVAc添加量不同的水泥砂浆试件（分别为0.5%和2%）。其测出的抗折强度见表10-1和表11-1。表8-4不同含量的PVAc对水泥砂浆抗折强度的影响（3d未加减水剂）Tab.8EffectsofPolyvinylacetate(PVAc)withdifferentcontentonrupturestrengthofcementmortar.（3dwithoutwaterreducer）PVAc添加量抗折最大力/KN抗折强度/Mpa硅酸盐水泥抗折标准强度/Mpa0.5%1.9374.543.51%2.2885.362%2.3475.50表9-1不同含量的PVAc对水泥砂浆抗折强度的影响（7d未加减水剂）Tab.8EffectsofPolyvinylacetate(PVAc)withdifferentcontentonrupturestrengthofcementmortar.（7dwithoutwaterreducer）PVAc添加量抗折最大力/KN抗折强度/Mpa标准抗折强度/Mpa0.5%2.2805.3461%2.4735.802%2.5175.90由上面的两个表可以看出：掺入量为0.5%的PVAc—水泥砂浆的抗折强度无论是在养护3d还是在养护7d的条件下，其抗折强度均为所有相应试验组中的最低。而掺入量为2%的PVAc—水泥砂浆的抗折强度则是所有试验组中最高的。但我们也可以发现，虽然2%PVAc—水泥砂浆的强度最高，其与1%PVAc—水泥砂浆的抗折强度相比，差距很小。相反2%PVAc—水泥砂浆的PVAc掺入量是1%PVAc—水泥砂浆掺入量的两倍。两倍的聚合物掺入量，得到的效果却不是特别显著。综合考虑到工程应用对结构强度、节约资源和减少成本，提高价值系数的需求，添加量为1%的PVAc—水泥砂浆更满足我们的工程预期。在1%PVAc—水泥砂浆中加入0.2%聚羧酸减水剂，进行抗折强度试验。试验结果见下表。表9-23d抗折最大力/KN3d抗折强度/Mpa7d抗折最大力/KN7d抗折强度/Mpa2.3805.582.5896.075.2抗压强度试验用做抗折强度试验折断后剩余的部分继续进行抗压强度试验，采用受压面积为40mm*40mm的抗压夹具。试验前清除试件受压面与加压板间的砂砾，受压面为棱柱体试件的侧面，抗压夹具应对准压力机压板中心，以2400N/s±200N/s的速率均匀加荷直至试件破坏，记下破坏荷载。抗压强度按下式计算：（9-1）式中:—抗压强度，MpaP—破坏荷载，NS—受压面积，结果精确至0.01Mpa。抗压强度试验结果见表9-3、表10-1、表10-2、表10-3。表9-3不同含量的纯丙乳液对水泥砂浆抗压强度的影响（3d未加减水剂）Tab.10EffectsofPureAcrylicEmulsionwithdifferentcontentoncompressionstrengthofcementmortar.（3dwithoutwaterreducer）纯丙乳液添加量抗压最大力/KN抗压强度/Mpa硅酸盐水泥抗压标准强度/Mpa1%26.4816.55172%32.1220.083%30.2918.93表10-1不同含量的纯丙乳液对水泥砂浆抗压强度的影响（7d未加减水剂）Tab.11EffectsofPureAcrylicEmulsionwithdifferentcontentoncompressionstrengthofcementmortar.（7dwithoutwaterreducer）纯丙乳液添加量抗压最大力/KN抗压强度/Mpa标准抗压强度/Mpa1%31.9219.95182%37.123.193%36.7522.97可以从上面的两个表看出：当纯丙乳液的添加量为水泥质量的1%时，制作出来的纯丙乳液—砂浆的抗压强度是最低的，甚至在3d的时候都不能达到相应的抗压强度标准。而当添加量提高到2%时，无论是3d还是7d，该种砂浆的抗压强度均为同组实验组中的最高。但是当继续增加添加量后，与之前的实验组相比，强度不仅没有提高，反而降低了。由上表可以看出，添加量为3%的纯丙乳液—砂浆的抗压强度并没有比2%纯丙乳液—砂浆的强度高。此时纯丙乳液并没有起到提高砂浆强度的作用，相反抑制了砂浆的强度。在2%纯丙乳液—砂浆中加入0.2%聚羧酸减水剂，进行抗压强度试验。试验结果见下表。表10-23d抗压最大力/KN3d抗压强度/Mpa7d抗压最大力/KN7d抗压强度/Mpa36.8923.0642.2926.43表10-3不同含量的PVAc对水泥砂浆抗压强度的影响（3d未加减水剂）Tab.12EffectsofPolyvinylacetate(PVAc)withdifferentcontentoncompressionstrengthofcementmortar.（3dwithoutwaterreducer）PVAc添加量抗压最大力/KN抗压强度/Mpa硅酸盐水泥抗压标准强度/Mpa0.5%35.3622.10171%40.3825.242%32.8220.51表10-4不同含量的PVAc对水泥砂浆抗压强度的影响（7d未加减水剂）Tab.13EffectsofPolyvinylacetate(PVAc)withdifferentcontentoncompressionstrengthofcementmortar.（7dwithoutwaterreducer）PVAc乳液添加量抗压最大力/KN抗压强度/Mpa标准抗压强度/Mpa0.5%41.5725.98181%48.9830.612%38.1923.87根据上面两个表，我们可以看出：当PVAc的添加量为水泥质量的2%时，制作出来的PVAc乳液—水泥砂浆的抗压强度是最低的。虽然是同类试验组中最低的，但依然达到了标准规定的强度要求。而当添加量提高到1%时，无论是3d还是7d，该种水泥砂浆的抗压强度均为同组实验组中的最高。但是当继续增加添加量后，与之前的实验组相比，强度不仅没有提高，反而降低了。由上表可以看出，添加量为2%的PVAc—水泥砂浆的抗压强度并没有比1%PVAc—水泥砂浆的强度高，甚至比0.5%的还低，是所有试验组中的最低。此时PVAc很明显对水泥砂浆抗压强度的提高起到了反作用。在1%PVAc—水泥砂浆中加入0.2%聚羧酸减水剂，进行抗压强度试验。试验结果见下表。表11-13d抗压最大力/KN3d抗压强度/Mpa7d抗压最大力/KN7d抗压强度/Mpa47.229.5051.8632.41综上所述，综合考虑经济性和工程对强度的要求后，我发现2%纯丙乳液—水泥砂浆和1%PVAc—水泥砂浆更适合做道路修补材料，尤其在添加了减水剂后，它们的抗折抗压强度均有所提高。PVAc—水泥砂浆的抗折抗压强度明显高于纯丙乳液—水泥砂浆的抗折抗压强度，但PVAc的市场价格也明显高于纯丙乳液的市场价格。我们引入价值系数这一概念来分析两种聚合物的经济效应。价值系数=功能系数/成本系数。计算可得2%纯丙乳液对应抗折强度的价值系数为0.3051，对应抗压强度的价值系数为1.5616；1%PVAc对应抗折强度的价值系数为0.0580，对应抗压强度的价值系数为0.3061。经过比较可以很明显地看出：2%纯丙乳液的价值系数显著高于1%PVAc的价值系数，即2%纯丙乳液更具经济效应（前提是能达到工程强度要求）。从另一方面来说，2%纯丙乳液—水泥砂浆的制备过程更为严格，也稍显复杂。对于聚合物乳液砂浆来讲，能否将乳液与砂浆混拌均匀，是决定做出来的改性水泥砂浆强度是否能够达标的重要因素。如果在混拌过程中稍有不均，便会很容易影响水泥砂浆的强度。同时，纯丙乳液对砂的粒径、减水剂等辅料的掺入量也有很高的要求。寻找强度最佳的纯丙乳液—水泥砂浆中各种材料的配合比相比PVAc而言难度更大。而与之相比，PVAc—水泥砂浆配合比的制备就方便得多。5.3拉伸粘结强度试验对试验机的要求：有足够的驱动力和能够保持夹具以一定的速率分离，试件的预计破坏荷载应在试验机全量程的20%~80%之间。试验机应在一年左右定期检定，示值误差应不大于±1%。到规定龄期时把试件从养护箱中取出，用布擦去表面粘附的颗粒，称其质量精确至0.1g。测量试件中间部位的宽度和厚度，精确至0.1mm。把试件放置在试验机上下两圆环夹具之间，不得受力，试件表面与夹具表面保持平行不得存在扭力。以5mm/min的速度均匀加荷到试件破坏，记录破坏荷载。观察“8”字型试件的破坏情况，如破坏面