聚合物砂浆（精选九篇）
聚合物砂浆 篇1
随着物质生活水平的提高和居住条件的改善, 人们对居住的舒适度和建筑的使用功能的要求也越来越高。在我国, 现在每年有10亿m2的民用建筑投入使用, 而且高层建筑越来越多, 建筑物的立面越来越复杂, 有为数不少的建筑窗墙比超过了规范标准, 造成建筑的能耗加大, 建筑能耗已占到总能耗的1/3。目前, 我国单位建筑面积采暖用能耗是气侯条件相近的发达国家的3倍, 我国人口众多, 能源匮乏, 建筑能耗问题已引起国家的高度重视, 发展节能型建筑已是当务之急。
我国建筑节能的核心就是对建筑物围护结构和采暖系统进行革新, 其中墙体保温技术在建筑节能中发挥着重要作用, 尤以外墙外保温体系的应用最为广泛。外墙外保温体系能有效地切断热桥, 防止外墙在冬季出现结霜、发黑、长霉, 提高房间热稳定性, 使居住更舒适, 能有效地保护外墙结构, 延长建筑的使用寿命, 不占用房屋的有效使用面积, 综合经济效益高, 已成为我国墙体保温的主要形式及节能建筑保温墙体的发展方向。
由于外墙外保温体系在节能建筑工程中的广泛应用, 使得保温砂浆有着良好的市场前景, 需求量与日俱增, 保温砂浆生产企业的数量如雨后春笋般地增长。由于生产砂浆的企业准入门槛较低, 生产企业状况良莠不齐, 有的企业只有1台搅拌设备就生产销售;有的企业为降低成本擅自改变配方;有的企业不按生产技术规程操作;大多数企业没有自我研发能力, 没有吸尘处理装置, 生产环境差, 产品质量得不到保证。保温砂浆质量的优劣直接关系到整个保温体系的使用效果和使用寿命, 为了确保聚合物粘结砂浆和抹面抗裂砂浆的质量, 应从以下几个方面进行质量控制。
1 原材料的质量控制
1.1 水泥的选择
聚合物粘结砂浆和抹面抗裂砂浆中的水泥应为P·O 42.5水泥, 其性能指标应符合GB 175—2007《普通硅酸盐水泥》的要求。
水泥在砂浆中的主要作用是增强抗压强度, 砂浆中的水泥与乳液中的水发生水化反应并硬化, 与聚合物贯穿结成一个坚固而有弹性的防水层, 使水泥砂浆的柔韧性得到改善, 提高了砂浆的粘结、抗裂、抗渗、抗腐蚀等性能。水泥在聚合物粘结砂浆中的掺量为35%, 在聚合物抹面抗裂砂浆中的掺量为30%。
1.2 砂子的选择
砂子的质量直接影响到保温砂浆的粘结性能和抗裂性能。砂子在砂浆中作为基料, 起骨架和支撑作用。所用砂子应首选石英砂, 一般采用经过水洗、烘干、筛选工艺处理后的河砂, 其含泥量<3%、含水量<2%, 砂子粒径在0.212~0.425 mm之内。如果砂子的含水量高, 将直接影响砂浆的质量, 必须充分晾晒或二次烘干。砂子在聚合物粘结砂浆中的掺量为60%, 在聚合物抹面抗裂砂浆中的掺量为70%。
1.3 可再分散乳胶粉 (EVA) 的选择
可再分散乳胶粉的主要成分为聚醋酸乙烯-乙烯共聚物, 其主要作用是改善水泥砂浆与多种基材的粘结抗拉强度, 尤其是增强砂浆的抗冻融性、抗水性、柔韧性。由于聚合物与水泥形成相互穿梭的网络结构, 使得孔隙率降低, 提高了砂浆的密实性和抗渗透能力。可再分散乳胶粉在聚合物粘结砂浆中的掺量为1.2%, 在聚合物抹面抗裂砂浆中的掺量为2.0%。当掺量>3时, 黏度增大, 施工性能差。
1.4 甲基纤维素醚 (HPMC) 的选择
甲基纤维素醚是以木质纤维或精制短纤维作为主要原料的聚合物粘合剂。它的掺入可增强砂浆硬化后的强度, 提高砂浆的涂抹性, 延长其可操作时间, 在砂浆中起保水、增稠、增黏、抗垂挂作用。甲基纤维素醚在聚合物粘结砂浆和抹面抗裂砂浆中的掺量均为0.2%。
1.5 天然木质纤维的选择
天然木质纤维不溶于水, 具有良好的柔韧性和分散性。混合后形成三维网状结构, 增强了系统的支撑力和耐久力, 在砂浆中可起到增强、抗裂、抗垂挂的作用, 增强砂浆的抗拉能力, 防止砂浆的收缩裂缝。天然木质纤维在聚合物抹面抗裂砂浆中的掺量为0.3%。
1.6 抗裂纤维的选择
抗裂纤维是以聚丙烯为主要原料的纤维制品, 它的掺入可极大地提高砂浆的柔韧性、抗拉性, 抑制微细裂缝的产生和发展, 达到纤维抗裂的目的。抗裂纤维的长度为9~12 mm, 其在聚合物抹面抗裂砂浆中的掺量为0.2%~0.5%。
2 生产工艺程序的质量控制
2.1 原料储存
生产砂浆使用的各种粉状原料应存放在密封的粉料筒或储料仓内, 保证通风、干燥, 避免在存放过程中受潮而降低其使用效果。
2.2 配料计量
配料计量系统应严格控制各种材料的配合比及用量。精确、高效的计量措施不仅能提高生产效率, 而且是产品质量的可靠保证。计量应采用电子秤, 其计量控制方便, 自动化程度高。
2.3 混合搅拌
混合搅拌也是砂浆生产中的重要工序之一, 要求水泥和胶结材料均匀分布在骨料表面, 只有将各种材料充分搅拌均匀, 才能获得高品质的砂浆。
2.4 包装
成品包装可采用包装机包装, 也可将搅拌好的砂浆料储存于专用筒仓。但应当注意的是, 包装袋或包装筒应密封严实, 避免受潮。
3 施工操作工序的质量控制
3.1 聚合物粘结砂浆和抹面抗裂砂浆的调制程序
将5份砂浆加入1份的水 (质量比) , 用电动搅拌器搅拌至均匀无结块状后, 静置5~10 min, 再搅拌一次即可使用。这样可增加胶浆的黏性, 便于涂抹。胶浆应现用现调, 不宜拌制过多, 应在2 h之内用完, 超时的胶浆不可加水或加胶再用。
3.2 聚合物粘结砂浆的施工操作程序
粘结胶浆的涂抹面积应>40%, 墙面平整度较差的采用点粘结法。在保温板四周边涂抹平均宽50 mm、厚10 mm的梯形带状粘结胶浆, 中间涂抹6~8块厚10 mm、直径100 mm的饼形粘结胶浆, 使其均匀分布。
墙面平整度良好的采用条粘法。在保温板背面满涂粘结胶浆, 然后用齿口镘刀保持与保温板面呈45°角, 紧压保温板, 并刮除齿间多余的粘结胶浆, 使保温板面留下若干条宽10 mm、厚10 mm、中距为18 mm的粘结胶浆带。保温板上墙后, 粘结胶浆带与墙的高度方向平行。
粘贴保温板要错缝咬茬, 粘贴后用2 m靠尺找出平整度, 平整度偏差控制在±4 mm之内。
3.3 聚合物抹面抗裂砂浆的施工操作程序
施工前, 应将耐碱玻纤网格布按楼层间尺寸裁好, 然后在保温板面层上抹3~5 mm厚的抗裂胶浆, 随即竖向铺贴玻纤网络布, 用抹子将玻纤网格布压入胶浆中。玻纤网格布接缝之处应搭接, 搭接宽度须≮50 mm, 先压入一侧抹抗裂胶浆, 再压入另一侧, 严禁干搭接。玻纤网格布铺贴应平整, 以看不见玻纤网格布颜色为宜。如有露出, 可局部补抹抗裂胶浆, 厚度宜≯6 mm。
4 结语
对于聚合物粘结砂浆和抹面抗裂砂浆, 经过原材料的合理选择, 适当的配比, 严格控制生产工艺程序和施工操作程序, 一定能够保证砂浆的质量, 从而广泛应用于满足节能建筑要求的外墙外保温体系。
摘要：概述了外墙外保温体系的优点, 分析了一些保温砂浆生产企业存在的问题。认为聚合物粘结砂浆和抹面抗裂砂浆的质量应从原材料、生产工艺、施工操作等3个环节进行控制。
聚合物砂浆 篇2
1 原墙体砌筑的块体实际强度等级不宜低于MU7.5，
2 聚合物砂浆面层的厚度应大于25mm，钢绞线保护层厚度不应小于15mm，
3 钢绞线网聚合物砂浆层可单面或双面设置，钢绞线网应采用专用金属胀栓固定在墙体上，其间距宜为600mm，且呈梅花状布置。
4 钢绞线网四周应与楼板或大梁、柱或墙体可靠连接;面层可不设基础，外墙在室外地面下宜加厚并伸入地面下500mm。
聚合物砂浆 篇3
摘要：TK聚合物砂浆是一种新型的混凝土表面修补加固材料，具有粘结强度高、十缩变形小、抗压模量低,抗氯离子和硫酸盐离子侵蚀能力强的特点，而且可显著提高护筋阻锈能力，还具有一定的补偿收缩性能,同时价格比同类产品低。它是一种新型的混凝土表面修补加固材料，具有粘结强度高、干缩变形小、抗压模量低，抗氯离子和硫酸盐离子侵蚀能力强的特点，而且可显著提高护筋阻锈能力，还具有一定的补偿收缩性能，同时价格比同类产品低。
关键词：TK聚合物砂浆 混凝土表面 施工 质量控制
0 引言
TK聚合物砂浆是一种新型的混凝土表面修补材料，是以少量水溶性聚合物改性剂，再掺入一定量的活性成分、膨胀成分而配制成的TK聚合物防渗、防碳化、防腐砂浆。由于聚合物及活性成分的掺入，改善了聚合物水泥砂浆的物理、力学及耐久性能。TK聚合物砂浆是将TK聚合物掺入新拌水泥砂浆中，使砂浆的性能得到明显改善而制成的一种有机-无机复合材料，具有强度高、粘结好、收缩较小、耐久性好的特点，同时因改性之后的砂浆呈碱性状态，还具有保护钢筋的作用。适用于水工、港工等混凝土建筑物因碳化、空蚀、冻融或化学侵蚀等原因引起的混凝土表面开裂、起鼓、剥落等破坏形式的修补，其主要性能指标列于表1。从表1可以看出，与普通砂浆相比，TK聚合物砂浆具有抗拉强度高、拉压弹性模量低、干缩变形小、抗冻、抗渗、抗冲耐磨，与混凝土粘结强度高，具有一定的弹性，抗裂性能高。还具有施工工艺简单、操作方便、无毒、成本低等优点。适用于水工、港工、公路、交通及地下工程的混凝土建筑物因碳化、空蚀、冻融破坏及化学侵蚀而引起的混凝土表层开裂、剥蚀等混凝土表面薄层修补，可直接用于防渗、防腐、防碳化工程，也可用于建筑瓷砖粘贴和卫生间防渗。
1 TK聚合物砂浆的主要性能及适用范围
TK聚合物砂浆是一种新型的混凝土表面修补材料，是以少量水溶性聚合物改性剂，再掺入一定量的活性成分、膨胀成分而配制成的ＴＫ聚合物防渗、防碳化、防腐砂浆。由于聚合物及活性成分的掺入，改善了聚合物水泥砂浆的物理、力学及耐久性能。主要体现在：
1.1 活性作用。聚合物乳液中有表面活性剂，能够起减水作用。同时对水泥颗粒有分散作用，改善砂浆和易性，降低用水量，从而减少水泥的毛细孔等有害孔，提高砂浆的密实性和抗渗透能力。
1.2 桥键作用。聚合物分子中的活性基因与水泥水化中游离的Ca2+、Al3+、Fe2+等离子进行交换，形成特殊的桥键，在水泥颗料周围发生物理、化学吸附，成连续相，具有高度均一性，降低了整体的弹性模量，改善了水泥浆物理的组织结构及内部应力状态，使得承受变形能力增加，产生微隙的可能性大大减少。即使产生微裂隙，由于聚合物的桥键作用，也可限制裂缝的发展。
1.3 充填作用。聚合物乳液迅速凝结，形成坚韧、致密的薄膜，填充于水泥颗粒之间，与水泥水化产物形成连续相填充空隙，隔断了与外界联系的通道。
总之，TK聚合物的活性作用、桥键作用、充填作用改善了硬化水泥浆体的物理结构及内应力，降低了整体的弹性模量、减少用水量、改善了硬化水泥浆体内部毛细孔等有害孔，从而大大提高了砂浆的粘结、抗裂、抗渗及抗腐蚀等性能。
2 TK聚合物砂浆的施工工艺
采用TK聚合物砂浆进行修补加固处理时，应根据当地的气候条件、工程特点及施工进度合理组织施工。施工流程为：旧混凝土凿毛→喷砂(或用钢刷)除锈(污)→涂刷钢筋防锈剂→用清水冲洗饱和→基面涂刷TK界面剂→抹TK聚合物砂浆→养护→涂防碳化剂。
2.1 基底处理①凿毛。为确保TK聚合物砂浆与基底混凝土具有良好的粘结，一般用钢丝刷或喷砂方法清除表面浮层污物(有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷)。如基面松动严重，应采用人工凿毛方法，凿掉破损的混凝土，使基底露出坚硬、牢固的混凝土面，凿毛必须彻底全面，但也不宜深度过大，以免破坏了未碳化和损破的混凝土。如果钢筋锈蚀外露，还应对钢筋表面进行除锈，并涂刷钢筋防锈剂。②饱和。对凿除的混凝土表面，采用高压水枪(采用饮用水)将碎屑、灰尘冲洗干净，并连续、均匀地喷洒，使表层混凝土达到饱和状态，且表面无明水。
2.2 砂浆的配制 根据选用的原材料、设计技术及施工和易性要求事先进行试拌。现场可用砂浆搅拌机拌和或人工拌和，其各组分的配比用量必须严格控制。先将称好的水泥、砂搅拌均匀，再将称好的TK改性乳液、活性剂及其他外加剂和水混合后加入，充分搅拌均匀即可。各组分配比必须严格控制。若人工拌和，宜在铁皮板上进行，以防止拌和水流失，造成因砂浆水灰比改变而影响砂浆的和易性，拌和水应采用饮用水。每次拌和砂浆的方法应根据砂浆施工的进度确定。拌和成的砂浆存放的时间不宜超过45min。若拌成砂浆未及时使用而出现干硬现象，不能再加水重新拌和，应舍弃不用。
2.3 施工①TK界面剂的涂刷。抹砂浆之前，在工作基面上涂刷聚合物界面改性剂，涂刷时应均匀，不得有漏涂、流淌。②TK砂浆抹面施工。待TK界面剂用手摸感到似粘非粘时，应立即抹砂浆，可采用机械喷涂或人工压抹，操作速度要快，且朝一个方向，一次用力抹平，避免反复抹。③如修补厚度超过3cm时，应分层施工。层与层之间应间隔4h；对于破坏较深的部位(大于5cm)，可先采用TK聚合物混凝土进行修补，养护3~5d后，再抹TK砂浆。TK砂浆适宜在5~30℃的环境温度下进行施工。如环境温度超出此范围，应根据实际情况对材料及配比进行调整。
2.4 养护 用TK砂浆抹面后，应及时采用人工洒水并用塑料布或湿麻袋覆盖养护，避免砂浆产生干缩裂缝，潮湿养护48h后，再涂刷TK防碳化剂，自然潮湿养护5d。
3 TK砂浆的施工控制
3.1 为保证TK砂浆的施工质量，必须建立、健全质量保证体系。施工人员应严格按操作程序，对各道工序进行检查验收。
3.2 TK砂浆层外观平整，层面与基底结合牢靠。
3.3 在施工过程中按设计要求进行现场抽样检验，必要时可现场进行钻孔取芯试验，以检查其效果。
4 施工注意事项
4.1 清理基面，凿除破损、松动的混凝土，喷砂(或用钢刷)除锈和油污，使外露钢筋表面无锈蚀，且混凝土表面粗糙。
4.2 抹砂浆前2h，用饮用水冲洗待修补部位，使混凝土表面处于饱和状态，但表面不能有明水。
4.3 人工修补时，无论采用机械喷涂还是人工抹砂浆，应朝一个方向使用抹刀，并且尽量一次抹完，避免来回抹。如修补厚度超过3cm时，应分层抹，层与层之间应间隔3~4h，每层厚度不超过2cm。
聚合物改性砂浆的强度性能研究 篇4
建筑工程的结构和功能失效不仅影响了人们的正常使用,而且造成了巨大的经济损失,例如,工业发达国家建设总投资的40%以上用于建筑物的维修与加固,剩余的不足60%才用于新建筑的建设[1]。据美国总承包人联合会1996年的估计,在未来19年中,对基础设施的修补和翻新将花费3.3万亿美元,这笔费用已经成为继美国国家预算赤字和国际贸易赤字之后的第3大赤字。中国诸多大型基础设施的建设相继完工并投入使用,而根据水泥混凝土本身的服役和老化规律预测,在今后一段时期内,我国建筑行业将完成由目前以新建基础工程设施为主过渡到以修补和翻新这些基础工程设施为主的战略性转变。
迫在眉睫的问题是,我国20世纪80年代以前修建的工业与民用建筑中有很大一部分正处在加固和维修时期,目前在建的一些民用及水工建筑物在施工和使用过程中也经常遇到混凝土质量问题,如蜂窝麻面、空洞、大面积损坏等。所以,未来几十年我国建筑行业将面临保护、加固和维修工程设施的巨大压力。
在聚合物改性水泥砂浆的力学性能等方面,M M Al-Zahrani等[2]研究了作为修补材料的聚合物改性水泥砂浆的力学性能和耐久性。黄从运等[3]根据修补砂浆与基体混凝土相容性来选择乳液改性硫铝酸盐水泥快硬修补砂浆的配比,分别选用羧基丁苯胶乳和醋酸乙烯酯-乙烯共聚乳液对快硬硫铝酸盐水泥进行改性,研制了快硬高性能修补砂浆。郑志伟等[4]选用聚合物-丙烯酸酯共聚乳液作为水泥添加剂,分析研究了不同乳液掺量下水泥砂浆的性能,由此得出乳液掺量对水泥砂浆性能影响的规律,为该聚合物改性水泥砂浆的应用提供了理论依据。在聚合物改性水泥砂浆的结构和耐久性等方面,Jae-Ho Kim等[5]研究了聚乙烯酯(PVA)改性水泥混凝土的结构和特性。郑宝红等[6]介绍了EE聚合物修补砂浆在盐类中的长期浸泡及干湿循环条件的腐蚀行为,通过与普通水泥砂浆对比,发现EE聚合物砂浆在饱和盐溶液中经过1年长期浸泡或通过200次的干湿循环后具有较好的耐腐蚀性能。这是由于聚合物砂浆的致密度提高,腐蚀溶液难以进入砂浆内部,因此该材料能在沿海及高盐卤腐蚀地区推广应用。所有这些研究都对聚合物-水泥基复合材料的应用提供了有意义的借鉴。
1 试验
1.1 试验原料
525#级快硬硫铝酸盐水泥(山西阳泉天隆工程材料有限公司),标准砂(厦门艾思欧标准砂有限公司),胶粉(德国瓦克化学公司),硅灰(北京邦德印合成材料研究所),纤维素醚(阿克苏诺贝尔公司),二水石膏(石家庄科莫多龙商贸有限公司),减水剂(苏州市兴邦化学建材有限公司),消泡剂(上海尚南贸易有限公司)。
1.2 试验方案
选用L25(56)正交表,因素水平列于表1。消泡剂参量为占胶粉质量的百分比,其余参量均为所占水泥质量的百分数,其中灰砂比为1∶3,水灰比为1∶2(文中所用灰砂比和水灰比均为质量比)。
2 结果与分析
表2、表3分别为L25(56)正交试验结果及其直观分析。从表2、表3中可以看出各种外加剂对砂浆的7d抗压强度的影响由大到小的次序为:消泡剂>胶粉>二水石膏>纤维素醚>硅灰>减水剂,其中消泡剂的影响最为显著,减水剂的影响最弱。这是因为试验所用消泡剂是一种水溶性粉末状添加剂,其活性成分是固定于无机机体上的表面活性多元醇,消泡剂含量越大,越能帮助释放砂浆混合和施工过程中所夹带或产生的气泡,减小砂浆气孔率,提高抗压强度,改善表面状态,使砂浆的7d抗压强度增大;试验中所用胶粉是一种具有抗皂化性能的遇水可再分散醋酸乙烯酯/乙烯共聚胶粉,具有可再分散胶粉对砂浆强度影响的通性,即一般不会提高砂浆的抗压强度,所以胶粉对抗压强度的影响不如消泡剂明显。
注:表中KR是正交试验结果分析的数据(R=1,2,3,4,5);7d抗压强度表示按照7d的抗压强度结果进行正交试验分析;KR/5表示KR的平均值(R=1,2,3,4,5)
3 复验
根据对正交试验表的分析按抗折和抗压分别得出两组最优配比A5B3C4D5E1F5和A1B3C2D5E2F5,将其复验得到的结果列于表4。
由表4可以看出,在消泡剂掺量相同的情况下,砂浆的7d抗压强度随聚合物胶粉掺量的增加而降低,这也是可再分散胶粉对砂浆性能影响的通性,由此根据强度测量结果可得出最佳配比为A1B3C2D5E2F5。再考虑到灰砂比和水灰比对砂浆强度的影响,先固定灰砂比为1∶3,改变水灰比得到的结果如表5所示。
由表5可以看到水灰比对砂浆抗折强度和抗压强度的影响也非常明显,水灰比降低0.09,砂浆7d抗折强度和抗压强度分别提高1.2MPa和11.5MPa,水灰比越大,用水量越多,而多余的水会外溢泌水,蒸发后形成气孔,对砂浆的强度影响很大。由于试验中水灰比低于0.40以后砂浆的流动性非常差,综合考虑,不再降低水灰比。再固定水灰比为0.5,改变灰砂比,得到的结果如表6所示。
由表6可以看出,随着灰砂比的降低,砂浆的抗折抗压强度明显提高,当灰砂比由1∶1降到1∶2.5时,砂浆的抗折强度和抗压强度分别提高了1.2MPa和3.5MPa。由于随着砂掺量的增大抗折强度的增加越来越小,综合考虑砂浆的性价比不再增加砂的用量。再按水灰比0.40和灰砂比1∶2.5配比配料测试1d强度,结果如表7所示。
4 结论
根据材料本身的性质及其预定所起的作用确定外加剂用量的大致范围,采用多个水平正交试验得出修补砂浆的配合比。
(1)在水泥、砂子用量一定的条件下,加入3%胶粉、6%硅灰、9%二水石膏、0.1%纤维素醚、0.4%减水剂和占胶粉质量2.5%的消泡剂,7d抗压强度可达26.7MPa。
(2)水灰比越大,灰砂比越小,砂浆的强度越低,试验中采用0.40的水灰比和1∶2.5的灰砂比可得到砂浆的1d抗压强度大于30MPa,1d抗折强度大于5MPa。
(3)试验得到的最佳配合比为:A1B3C2D5E2F5。即水泥、砂、胶粉、硅灰、纤维素醚、二水石膏、减水剂的质量比为:1∶2.5∶0.03∶0.06∶0.001∶0.09∶0.004,其中消泡剂添加量为胶粉质量的2.5%。该配合比得出砂浆24h强度大于32MPa,无泌水现象。
(4)该修补砂浆特别适用于紧急抢修工程,具有一定的经济和社会效益。
本研究只取得了阶段性成果,更详尽更全面的研究有待进一步深入,特别是修补砂浆其它性能的探讨。
参考文献
[1]曹双寅,邱洪兴,王恒华.结构可靠性鉴定与加固技术[M].北京:中国水利水电出版社,2002:100
[2] Ribeiro M C S,Ferreira A J M,Marques A T.Effect ofnatural and artificial weathering on the long-term flexuralperformance of polymer mortars[J].Mech Compos Mater,2009,5(45):515
[3] Huang Congyun(黄从运),et al.Experimental study ofpolymer latex modified sulphoaluminate cement mortar forrepair(聚合物乳液改性硫铝酸盐水泥修补砂浆的试验研究)[J].Chem Building Mater(化学建材),2006(5):34
[4] Zhen Zhiwei(郑志伟),Gong Aimin(龚爱民),Peng Yulin(彭玉林).Experimental study of performance of propylenediethylene glycol dinitrate copolymerization emulsion modi-fied cement mortar(丙烯酸酯共聚乳液改性水泥砂浆性能的试验研究)[J].J Yunnan Agricultural University(云南农业大学学报),2007,22(3):427
[5] Arnaud Perrot,Christophe Lanos,Yannick Melinge,et al.Mortar physical properties evolution in extrusion flow[J].Rheolog Acta,2007,8(46):1065
聚合物改性砂浆的研究与应用 篇5
关键词：聚合物砂浆,改性机理,应用
0 前 言
水泥砂浆作为一种重要的建筑材料,但普通的水泥砂浆在固化后是多孔材料,存在着抗拉强度低、耐腐蚀性能差、强度发展较慢、抗渗性能差等缺点,在外部环境条件下,受空气中的二氧化碳、水、酸雨等腐蚀性物质的长期侵蚀,冷、热、干、湿的交替作用,其使用寿命会大大降低。聚合物改性水泥砂浆是以聚合物作为改性剂的水泥砂浆,聚合物的引入使得水泥砂浆的抗折、抗拉和粘结强度都有明显提高;同时聚合物的引入也改善了原有水泥砂浆的微观结构,砂浆的密实度增强,表现为抗渗、抗氯离子侵蚀能力的提高。
1 聚合物改性砂浆的种类
聚合物砂浆复合材料包括聚合物浸渍砂浆(PIM)、聚合物改性砂浆(PCM)或称为聚合物水泥砂浆)和聚合物砂浆(PM)三大类。目前应用最广的是聚合物改性砂浆。
聚合物改性砂浆是用普通砂浆与聚合物胶乳复合而成。常用的聚合物胶乳有丁苯胶乳、丙烯酸酯胶乳、氯丁胶乳和EVA乳液等。不同高分子聚合物特性不同,因而对水泥砂浆的改性效果也不尽相同。丁苯胶乳价格较为便宜,其应用最为广泛;丙烯酸酯胶乳主要用于需着色、耐紫外线的建筑部位;氯丁胶乳属于人工合成的橡胶乳液,它在水泥水化产物的表面形成的膜具有橡胶的特性,弹性好,使用这种乳胶配制的聚合物水泥砂浆的抗拉强度和抗折强度都有较大的提高;EVA乳液由于其表面张力较低,易于对物体表面进行浸润,故粘结性较好[1]。
2 聚合物的作用
水泥砂浆作为一种复合材料,骨料和水泥基之间的界面过渡区是材料的薄弱环节。在界面过渡区,水灰比高、孔隙率大、氢氧化钙和钙矾石多、晶粒粗大、氢氧化钙晶体取向生长[2]。要改善水泥基材料的性能,就必须改善界面过渡区的结构和性质。聚合物对水泥砂浆的改性作用,其实质也是改善材料的界面过渡区,从而使材料获得别的材料所不具有的性能。
(1)聚合物具有减水的作用。其表现在配制具有相同流动度的砂浆时,掺有聚合物的砂浆的水灰比要低于普通砂浆的水灰比。这是因为聚合物的固体粒径很小,其直径一般在0.05μm~5μm之间。这样的颗粒也可像粉煤灰的颗粒一样,既可起到滚珠的作用,又具有较高的表面活性,从而能起到减水效应。
(2)在砂浆中掺加聚合物后,氢氧化钙也会沿着聚合物固体颗粒生长,有利于打乱氢氧化钙的取向生长。另外,聚合物会在高于其最低成膜温度下凝聚成膜,形成的膜能将水泥水化生成的氢氧化钙包围起来,连成一个整体[3],可以有效的降低氢氧化钙对材料耐久性的不良影响。进一步观察可发现聚合物的加入有效的改善了砂浆的孔结构,由于聚合物的形态效应及其自身的特殊性,起到了胶结、填充等作用,使砂浆的平均孔径变小,大孔变成小孔隙,孔隙分布的均匀性下降了,微孔隙率提高了[4]。
(3)聚合物在水泥固化过程形成一个坚韧、致密的网络薄膜状网络结构,分布在水泥砂浆骨架之间,填充空隙,切断了与外界的通道,进一步改善了材料的性能。
(4)聚合物还能和水泥水化产物发生化学作用。如丙烯酸甲酯能与水泥水化产物中的氢氧化钙反应[5]。
(A)机械粘合层;(B)物理吸引层;(C)化学键合层
通过以上的物理与化学的作用,聚合物改善了砂浆的界面结构形成了如图1[6]的界面层。其中的机械粘合层就是聚合物所成的薄膜,这一层不能过厚否则就会降低材料的强度。物理吸引层是聚合物如前面所讲的物理改性作用得到的一层,起到了增强材料性能的作用。化学键合层是聚合物与水泥中的物质发生发应的结果,进一步增强了材料的性能。
3 聚合物对水泥基复合材料的改性机理研究
3.1 网络结构的形成
普通水泥基复合材料内部孔隙率较大,存在众多的微小裂缝与裂隙,加上薄弱的界面区的存在,整个体系呈现为空间不连续的结构。而水溶性聚合物的掺入,使得其与水泥在适宜的条件下产生界面化学作用。随着水泥的水化及水泥基复合材料中水份的蒸发,聚合物乳液主要是以空间的连续网状结构存在于水泥石中,聚合物成膜覆盖于水泥凝胶体的表面,阻隔了水泥浆体和混凝土内孔隙的通道,并随着聚合物掺量的增加,聚合物膜逐渐趋于完整连续,聚合物膜与水泥水化产物相互交织缠绕,并渗入水泥基材内部的微裂隙与孔壁中,提高了水泥凝胶体的致密性。同时,聚合物乳液中含有一定量的表面活性物质,增加了聚合物与粗细集料及水泥水化产物的粘结作用,形成聚合物膜牢固地吸附在集料与水泥水化结构的界面,最终形成粗细集料-水泥水化产物-聚合物膜的空间网络结构,而大幅度改善水泥基材内部结构的完整性。同时因聚合物膜本身具有的纤维拉力作用,增强了水泥浆体和水泥基材的柔性及变形能力。
3.2 过渡区(界面区)的改善
水泥基材在水泥石与集料界面处明显存在过渡区,虽然过渡区的主要组成为C-S-H凝胶,但过渡区水泥水化物结构松散、多孔,且以多害的三角孔较多,过渡区富集针状和纤维状的AFt和AFn晶体,且蜂窝状物较多,C-S-H与集料粘结面明显存在较宽的裂缝。整个过渡区结构呈松散状态且强度较低。过渡区微观结构的改善对于研究水泥基材的改性机理至关重要。当在水泥基材中掺入聚合物后,改善了集料与基体界面及胶凝颗粒之间的粘结,减少了界面薄弱区,使得过渡区结构有所改善。并随着聚合物掺量的增加,聚合物在水泥基材内部聚集成膜,并趋于完整连续,网状聚合物膜跨越过渡区,覆盖并包裹过渡区针状和纤维状的AFB和AFi晶体,并与水泥水化物结合成块状,形成空间网络互穿结构。此时过渡区结构致密,孔隙较少,少量孔隙也以圆孔形式存在,无针状和纤维状的水泥水化产物产生,过渡区主要为C-S-H凝胶与聚合物填充,结构致密,强度较高。此外,聚合物掺进水泥基材中除具有凝聚成膜,物理吸附等物理作用外,还可与水泥水化物间发生化学反应,共同增加水泥浆体的致密性和粘结性。由上可知,将聚合物掺入水泥基材后,聚合物膜与水泥水化产物结合并形成粗细集料一水泥水化产物一聚合物膜的空间网络结构,填充水泥基材内较大的孔隙并改善其孔结构,材料大孔减少而小孔增多,孔径分布向减小方向转化,聚合物还可能与水泥发生不同程度的物理化学反应,增强水泥水化产物之间的连接,水泥基材的内部结构特别是过渡区结构有了大幅度的改善,水泥基材趋于致密,缺陷减少。总之,水泥基材逐渐向一种连续而密实的结构转化,材料的力学性能和耐久性能均得到改善。
4 聚合物改性砂浆的性能
聚合物改性水泥砂浆的抗弯强度、抗压强度、粘结强度和耐磨性能得到了提高。尤其是抗弯强度和粘结强度的提高更加显著;渗水量随聚合物与水泥的比率的增加而减少;干缩值随聚合物与水泥的比率的增加而增大。
聚合物改性砂浆具有较好的抗渗性能[7]。具有良好柔性和粘结性的聚合物能够充分适应水泥以及砂浆干燥过程中颗粒之间的变化,更好地搭接裂缝以及防止裂缝的出现,从而减少砂浆中相互连通的毛细孔。
聚合物改性砂浆与水泥砂浆相比具有较小的弹性模量[8],这说明聚合物改性砂浆具有相对较好的塑性。由于聚合物改性砂浆具有较小的弹性模量,因此聚合物改性砂浆作为修补材料可以减少由于干燥收缩而产生的裂纹。
聚合物改性砂浆具有较好的保水性,有利于水泥的水化,并可采用较低的水灰比,以减少干燥收缩;即使长期不进行水养护,强度增长仍很快。由于聚合物改性砂浆具有较好的保水性,能减少荷载作用下结构中毛细管水的移动和砂浆的徐变性。砂浆的徐变性随聚合物加入量的增加而减小,同时与聚合物的种类及养护条件有关。
一般来讲,聚合物乳液加入水泥砂浆后,由于聚合物颗粒、掺入聚合物而引起的气泡的轴承效应以及聚合物中表面活性剂的分散作用,使聚合物改性砂浆的流动性明显改善,且随聚合物加入量的增加而愈加容易流动。此外,聚合物砂浆还具有良好的耐燃性、耐腐蚀性和抗冻性以及引气性等优良性能。
5 聚合物砂浆的应用
5.1 混凝土修补加固材料
聚合物水泥砂浆(修补砂浆)已经广泛应用于混凝土结构加固[9],选用聚合物改性砂浆作为混凝土结构的修补材料主要有以下优点:
(1)聚合物水泥砂浆具有良好的粘结性和耐水性;
(2)聚合物水泥砂浆不需要潮湿养护;
(3)聚合物水泥砂浆的收缩和普通混凝土相同或略低一些;
(4)聚合物水泥砂浆的抗折强度、抗拉强度、耐磨性、抗冲击能力比普通混凝土高而弹性模量更低;
(5)聚合物水泥砂浆的抗冻融性能更好。
5.2 在防腐领域的应用
聚合物水泥砂浆在防腐领域的应用也很广。聚合物水泥砂浆比普通混凝土的抗渗性、耐介质性能好得多,能阻止介质渗入,从而提高砂浆结构的耐腐蚀性能。因此,在许多防腐蚀场合得到了应用。主要有防腐蚀地面(如化工厂地面、化学实验室地面等)、钢筋混凝土结构的防腐涂层、温泉浴池、污水管等等[10]。
5.3 用作防水保温材料
聚合物水泥砂浆既可以用于刚性防水材料,又可以作为柔性防水材料。聚合物水泥砂浆作为柔性放水材料应用时,主要是以防水涂料形式使用[11]。
6 聚合物砂浆发展趋势
近年来为了建筑工业的技术创新,同时人们对水泥聚合物复合材料的要求也越来越高。聚合物改性砂浆得到了广泛的关注。目前,聚合物改性水泥复合材料的发展很快,研究的热点主要集中在以下几个方面:废物的利用、多种方式复合改性、节能和环境友好型聚合物改性复合材料、功能性聚合物改性复合材料等等。
参考文献
[1]黄从运,付冰,陈超,等.聚合物砂浆的现状与发展趋势[J].建材应用技术,2008,(2):4-8.
[2]吴中伟,廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社,1999.
[3]Musarral Ullah,Khan Afridi.Anote on the formation of Ca(OH)2crystals in polymer modified mortars[J].Cement and Concrete Re-search,1993,(23):484-485.
[4]Yoshihiko Ohama,Katsunor Demura.Properties of polymer modi-fied mortars using styrene butyl acrylate latexes with various mono-mer ratios[J].ACI Materials Journal,1991:56-65.
[5]龙军,俞珂.聚合物与水泥化合物的相互作用[J].混凝土,1995,(3):35-37.
[6]胡曙光.聚合物水泥界面粘结层的结构分析[J].武汉工业大学学报,1993,(4):12-17.
[7]Zhong Shiyun,Chen Zhiyuan.Properties of latex blends and its modified cement mortars[J].Cem Concr Res,2002,(32):1515.
[8]Al-Zahrani M M,Maslehuddin M,Al-Dulaijian S U,et al.Me-chanical properties and durability characteristics of polymer and ce-ment-based repair materials[J].Cem Concr Comp,2003,(25):527.
[9]GB50367-2006,混凝土结构加固设计规范[S].
[10]刘玉琦,王宝来,李养平,等.地铁隧道渗漏水综合治理[J].天津建设科技,2004,(4):40-41.
聚合物改性装饰砂浆的试验研究 篇6
关键词：装饰砂浆,聚合物,配制,性能
0前言
为了顺应建筑节能的发展趋势以及满足高层和超高层建筑的安全性使用要求,安全性高、装饰效果丰富和性能优异的装饰砂浆正逐渐成为外墙装饰材料的主流,在欧洲装饰砂浆已经被广泛使用替代了瓷砖和涂料。要想满足长期的使用性能要求,装饰砂浆必须具有良好的基底粘着性、低吸水性和良好的防水效果和透气性,一般情况下,其弹性模量要低于底材[1]。加入聚合物将进一步提升装饰砂浆的粘结能力、抗折能力和降低其吸水率等,在反复变形的情况下不会出现疲劳破坏,产生裂缝,具有良好的抗裂性。本文主要是对掺入纤维素醚、可再分散性乳胶粉和环氧树脂乳液的聚合物砂浆性能进行对比分析,确定了每种外加剂的掺量,进一步确定了一个较优的配合比,对这种高市场容量、高附加值的装饰砂浆进行研发。
1试验原材料和方法
1.1 主要原材料
①重庆拉法基PO42.5R 水泥;②岳阳产的河砂(中砂);③聚羧酸高效减水剂:重庆科之杰新材料公司生产,固含量为23%,推荐最佳掺量为1～2%;④Na2SO4早强剂,推荐最佳掺量为1%;⑤重庆科之杰新材料公司生产的纤维素醚和可再分散性乳胶粉;⑥重庆科之杰新材料公司生产的环氧树脂乳液,固含量为40%。
1.2 试验方法
依据JC/T 1024-2007《墙体饰面砂浆》中的要求进行试验。结合一些相关的论文[2,3,4],自行试验调配确定试验中所采用的配合比如表1～3所示(聚合物掺量以水泥质量的百分比计)。
1.3 试验条件
标准试验条件为空气温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%,试验区的循环风速低于0.2 m/s。
2实验结果及分析
2.1 聚合物改性装饰砂浆性能影响的试验结果及分析
2.1.1 纤维素醚的加入对聚合物装饰砂浆性能的影响
不同掺量的纤维素醚对砂浆流动度、抗折、抗压强度、吸水率以及界面粘结拉伸强度的影响结果如表4所示,压折比如图1所示。
由表4可以看出:
(1)随着纤维素醚掺量的增加,流动度会降低;未掺纤维素醚的基准组砂浆,随着浸水时间的增加,吸水率变化明显。掺入后吸水率显著降低,很好的提高了砂浆的耐水性。原因是本试验中使用了粉末状纤维素醚,掺入后极大的提升了砂浆的粘稠效果而降低了流动性,这是由于纤维素醚通过氢键等力的作用,形成较强的结晶结构而导致的,这种结晶结构能够有效的防止水分的渗透。
(2)砂浆1 d抗折强度都满足装饰砂浆的强度要求标准(2MPa),抗折强度随着掺量的增加而提高;掺量为0.03%的砂浆试块28 d的抗折强度达到了10.80 MPa,高于未掺纤维素醚的基准试块。
(3)1 d的抗压强度随着掺量的增加略有降低,然而28d的抗压强度却有明显的提高,掺量为0.03%时强度达到了50.43 MPa。由于聚合物自身弹性模量比水泥石低,当复合体受压时起不到刚性支撑作用,因此相同水灰比时改性砂浆的抗压强度比基准砂浆的强度要低,但在该试验的养护条件下,乳液中水的挥发,聚合物颗粒进一步凝结,形成了较高强度和粘结力的膜,因此抗压强度随着龄期的增长仍有一定程度的增大[2]。
(4)掺入纤维素醚很好的改善了砂浆的界面粘结拉伸强度。
由图1可以看出:早期(1 d)纤维素醚的掺入很好的改善了砂浆的柔韧性,掺量为0.06%时,压折比最低为3.29,但是对应的抗压强度较低,为17.53 MPa。掺量为0.03%时,28 d的压折比最低为4.67,说明此时砂浆的柔韧性较好,随后反而变差。主要是由于掺量过多破坏了聚合物内部形成的网膜结构。总上,纤维素醚掺量为0.03%时砂浆的力学性能较佳,而且此时砂浆具有很好的韧性。所以其适宜掺量确定为0.03%。
2.1.2 可再分散性乳胶粉对聚合物装饰砂浆性能的影响
为了进一步提高砂浆的流动性,在本组试验中加入了1%(质量百分比)的聚羧酸高效减水剂以提高砂浆的工作性。不同掺量的可再分散性乳胶粉对砂浆流动度、抗折、抗压强度、吸水率以及界面粘结拉伸强度的影响结果如表5所示,压折比如图2所示。
由表5可以看出:
(1)掺量为0.3%时,流动度最大为136.0 mm;原因是可再分散性乳胶粉的粉状颗粒非常细,砂浆水化后乳胶粉分散成膜,需水量增大,掺入过多时便会使浆体变得非常的粘稠,流动性减小。
(2)可再分散性乳胶粉能够显著提高砂浆的界面粘结拉伸强度,尤其是掺量为0.9%时强度最大为2.38 MPa。由于可再分散性乳胶粉的掺入一方面在硬化的聚合物砂浆内形成网络胶膜结构,从而改善了砂浆的界面结构,另一方面其减水作用使得水灰比逐渐降低,游离水的降低减少了砂浆的有害孔数量,这两个方面都使得砂浆的粘结强度提高[5]。
(3)可再分散性乳胶粉可以显著降低砂浆的吸水率,很好的提高砂浆的耐水性。总的来说,随着掺量的增加吸水率会减小,而且都满足了装饰砂浆的吸水率小于1%的要求。
(4)可再分散性乳胶粉的掺入很好的改善了砂浆的抗折强度,在掺量为0.3%时28 d抗折强度值达到最大值,9.34 MPa。原因是在乳胶粉掺量较低的情况下,聚合物粒子好的分布形成了胶膜结构,使得抗折强度提高了,当掺量较大时可能会因为聚合物粒子像砂浆中的孔隙一样,使得抗折强度有所下降[6]。
(5)随着掺量的增加聚合物砂浆的抗压强度有所降低,原因与纤维素醚的作用机理类似。
由图2可以得到:掺量为0.3%,砂浆7 d的压折比最低为4.68,说明此时砂浆的柔韧性最好,但对应的吸水率较大,界面粘结拉伸强度较小。掺量为0.9%时,28 d的压折比最小为4.66,但是此时抗压强度值较小。综合考虑,掺量为0.6%时砂浆的吸水率、粘结性能、抗压、抗折强度以及柔韧性等都较好,说明此时砂浆的综合性能较好,因此试验确定可再分散性乳胶粉的适宜掺量为0.6%。
2.1.3 环氧树脂乳液对聚合物装饰砂浆性能的影响
在本次试验中使用了固含量为40%的环氧树脂乳液,具有一定的减水和缓凝的效果。因此试验中加入了质量百分比为1%的聚羧酸高效减水剂和1% Na2SO4早强剂。
不同掺量的环氧树脂乳液对砂浆流动度、抗折、抗压强度、吸水率以及界面粘结拉伸强度的影响结果如表6所示,压折比如图3所示。
由表6可以看出:
(1)环氧树脂乳液的掺入显著的改善了砂浆的流动度,掺量为14%时的流动度是未掺的基准砂浆流动度的1.78倍。原因是环氧树脂乳液中固体粒径很小,在浆体中起到了“滚珠”的作用,从而使得砂浆的流动度大大增加[7]。
(2)环氧树脂乳液的掺入很好的改善了砂浆的耐水性,极大地降低了砂浆的吸水率。
(3)环氧树脂乳液的掺入能够明显地改善砂浆的界面粘结拉伸强度。
(4)环氧树脂乳液明显地缓凝效果导致砂浆的早期强度较低,随着龄期的延长强度会继续增加。因为在水泥的水化过程中,环氧树脂乳液中的水分逐渐消失,聚合物颗粒对水泥水化产物及集料产生了较强的粘结作用以及对浆体孔隙的填充作用,提高了密实度,所以使得抗折强度大幅度提高。另外,乳液的引气会改变孔隙的结构而使抗折强度发生波动[2]。
(5)环氧树脂乳液的掺入会使砂浆的抗压强度降低。原因与纤维素醚的作用机理类似。
由图3可以得到:环氧树脂乳液的掺入很好的改善了砂浆的柔韧性,掺量为14%时,7 d压折比最小为1.71,但此时砂浆的抗压强度较低;随着掺量的增加,28 d压折比逐渐降低,砂浆的柔韧性逐渐被改善。综合考虑,当掺量为6%时,砂浆的吸水率、抗压、抗折强度、柔韧性以及界面粘结拉伸强度都较好,砂浆的综合性能较佳,因此试验确定环氧树脂乳液的适宜掺量为6%。
3结论
(1) 纤维素醚可以很好的改善砂浆的抗折强度、界面粘结拉伸强度,降低砂浆的吸水率,其适宜的掺量为0.03%。
(2)随着可再分散性乳胶粉掺量的增多,砂浆的抗折强度先增大后减小。很好的改善了砂浆的柔韧性,也使砂浆的吸水率显著降低。综合确定其适宜掺量为0.6%。
(3)掺入环氧树脂乳液的砂浆其抗折强度、柔韧性以及粘结强度都极佳,吸水率也非常低,但是环氧树脂乳液会导致砂浆的早期强度较低,难以满足实际工程的需要。综合分析确定其适宜掺量为6%。
参考文献
[1]王新民,薛国龙,何俊高.干粉砂浆百问[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]万瑾.聚合物改性水泥砂浆力学性能的研究[J].山西建筑,201,137(5):105-107.
[3]刘伟,缪正坤,田国华.外加剂掺量对装饰砂浆性能影响的实验研究[J].建筑节能,2009,(12):31-33.
[4]张杰.可再分散胶粉改性的憎水性装饰砂浆[J].涂料工业,2003,33(4):53-55.
[5]刘大智,沈化荣,储洪强,蒋林华.聚合物水泥砂浆的力学性能与微观机理研究[J].南京航空航天大学学报,2010,42(6).
[6]赵文杰,长会轩,张宝砚.水灰比和聚灰比对改性砂浆性能和微观结构的影响[J].东北大学学报,2010,31(2):236-240.
适于喷射的聚合物修补砂浆研究 篇7
目前,许多的混凝土结构,因为结构缺陷、材料劣化、超载使用以及物理破坏给它们的安全使用带来严重的问题。比如,一些建筑物会出现渗水、外墙抹灰或面层混凝土开裂、抹灰砂浆剥落,道路路面出现表面磨损、产生坑洞、裂缝,港口、码头等混凝土结构出现表面侵蚀和钢筋锈蚀等现象。为恢复及保持其使用功能,需要对其进行修补。在对混凝土结构的露筋、蜂窝、空洞、破损、剥落等表面损伤部分的修复施工过程中,聚合物修补砂浆成为常用的修补材料[1]。
聚合物修补砂浆作为混凝土结构修补材料具有良好的粘结性和耐磨性[2],与普通混凝土相比收缩略低[3],抗压、抗折强度、耐水性、抗冲击能力较高[4,5],弹性模量更低,抗冻性能更好。在实际施工过程中,混凝土受损部位一般具有面积大、部位高、施工作业面积小等特点。导致混凝土受损部位在修补过程中出现施工成本高、难度大,施工质量难以保证等一系列问题。采用先进的聚合物修补砂浆材料以及先进的喷射施工工艺,能够有效解决上述表面病害的一系列问题[6]。但是这也对聚合物修补砂浆提出了更高的要求。喷射聚合物修补砂浆是利用空气压缩机提供动力,把聚合物修补砂浆以一定的速度喷射到混凝土表面。由于聚合物的加入,使得聚合物修补砂浆本身的粘结性较普通砂浆强,对喷射施工更有利。施工时聚合物修补砂浆被高速喷出撞击在受损部位,后面喷出的砂浆撞击在已粘在混凝土上的砂浆,使得聚合物修补砂浆密实度高,连续性好,强度高,与墙面的粘结性较好[6,7,8]。因此,本文在前人研究的基础上,分别研究聚羧酸减水剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维、纤维素醚对聚合物修补砂浆流动性、抗压强度、抗折强度、粘结强度和保水率的影响,并研究速凝剂对聚合物修补砂浆抗压、抗折强度等性能的影响,使其适合用于喷射施工。
1 实验
1.1 实验原料
水泥:山水P·O 42.5R水泥,3 d抗压、抗折强度分别为26.1、6.1 MPa,28 d抗压、抗折强度分别为48.4、8.4 MPa。
石英砂:40~70目和70~120目2种。
胶粉:瑞泰可再分散性乳胶粉,RTL-03。
纤维素醚:瑞泰羟丙基甲基纤维素,HPMC100000,黏度100 Pa·s。
聚丙烯纤维:济南晴天化工科技有限公司生产,长度分别为3 mm和6 mm。
石膏:枣庄市峄城区金海石膏制品厂生产的石膏粉,成分为天然二水石膏(Ca SO4·2H2O)。
重钙:济宁华凯树脂有限公司生产,主要成分为碳酸钙,目数为400目。
淀粉醚:山东光大科技发展有限公司生产,型号为1012。
EEA塑性膨胀剂:北京德昌伟业建筑工程技术有限公司,适宜用量为0.03%~0.40%。
减水剂:山东华迪建筑科技有限公司生产的聚羧酸系高效减水剂,粉剂pc180,推荐掺量为水泥用量的0.10%~0.25%,最高减水率达39%。
无碱液体速凝剂:BQ-Z2012型,云南百强建筑材料厂生产,推荐掺量3%~6%。
水:自来水。
1.2 实验与测试方法
根据砂浆实验经验并结合聚合物修补砂浆的前期实验,查阅大量参考文献[3,9,10,11,12],得出聚合物修补砂浆的基准配方(见表1),进行后续实验。
根据基准配方分别调整聚羧酸减水剂、可再分散乳胶粉、聚丙烯纤维、纤维素醚掺量(均按占干物料总质量计),根据实验得到最佳掺量。最后对研制的聚合物修补砂浆进行性能测试,研究速凝剂对聚合物修补砂浆性能的影响并进行试喷。
聚合物砂浆的抗压、抗折强度按照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行测试;凝结时间、保水率、粘结强度、抗渗压力按照JGJ 70—2009《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测试;收缩率按照JC/T 603—2004《水泥胶砂干缩试验方法》进行测试;流动度用跳桌法进行表征。
注:干物料总量固定为1000 g。
2 实验结果与分析
2.1 聚羧酸减水剂对聚合物修补砂浆性能的影响
聚羧酸减水剂的掺入可以降低用水量,增大砂浆流动度,提高砂浆强度,聚羧酸减水剂掺量对聚合物修补砂浆性能的影响见表2。
由表2可见,随着聚羧酸系减水剂掺量增加,砂浆强度均略有提高,流动度逐渐增大,但聚羧酸系减水剂掺量过大时,易导致泌水,砂浆状态变差。综合考虑,推荐聚羧酸系减水剂掺量为0.06%。
2.2 胶粉对聚合物修补砂浆性能的影响
胶粉的加入能够显著提高水泥砂浆的防水性、可塑性和柔韧性,延长砂浆的可操作时间,保证修补砂浆与基底的粘结强度。胶粉掺量对聚合物修补砂浆性能的影响见表3。
由表3可见,随可再分散乳胶粉掺量增加,砂浆的流动度逐渐降低。这是由于胶粉再分散需要吸收一定量的水分,在用水量保持一定时,减小了砂浆的流动度。随胶粉掺量的增加,砂浆的1 d抗压、抗折强度先提高后降低,7 d抗压、抗折强度变化不大,说明胶粉对砂浆的早期强度影响较大,28 d抗压强度略有降低,28 d抗折强度略有提高。随胶粉掺量的增加,砂浆粘结强度逐渐提高。综合考虑,推荐胶粉掺量为1.0%。
2.3 聚丙烯纤维对聚合物修补砂浆性能的影响
聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐腐蚀性好等优点,聚丙烯纤维的掺入可以增强砂浆的抗拉强度、弯曲强度、剪切强度以及增强砂浆的抗裂性,即使砂浆产生微裂缝后聚丙烯纤维仍然能够继续抵抗外力的拉拔作用;砂浆的抗渗性、抗冻融能力亦有较大程度的提高。
聚丙烯纤维对砂浆的增强效果主要取决于:纤维的直径、长度及长径比,纤维的分布及含量,纤维与水泥的相容性、分散性等。本实验选择3 mm和6 mm两种规格聚丙烯纤维,研究其对聚合物修补砂浆性能的影响,结果见表4。
由表4可见,随着聚丙烯纤维掺量的增加,砂浆的流动度降低,6 mm聚丙烯纤维对流动度的降低幅度较大。且6 mm聚丙烯纤维加入砂浆中易结团,分散效果不好;3 mm聚丙烯纤维的分散性良好。
从各龄期抗压强度随聚丙烯纤维掺量的变化关系可以看出,1 d、7 d龄期时,掺6 mm聚丙烯纤维的砂浆抗压强度要高于掺3 mm聚丙烯纤维的砂浆,且比不掺纤维的砂浆强度低;到28 d龄期,掺3 mm聚丙烯纤维的砂浆的抗压强度超过掺6mm聚丙烯纤维的砂浆,且比不掺纤维的砂浆强度略高。掺6mm聚丙烯纤维的砂浆抗折强度要高于掺3 mm聚丙烯纤维的砂浆,且比不掺纤维的砂浆抗折强度高。掺量合适时,3 mm聚丙烯纤维可以提高修补砂浆的28 d抗折和抗压强度,因此,最终选择规格为3 mm的聚丙烯纤维,最佳掺量为0.04%。
2.4 纤维素醚对聚合物修补砂浆性能的影响
纤维素醚能够明显改善砂浆的保水性能,使砂浆具有较好的保水性和工作性。实验中采用羟丙基甲基纤维素用于修补砂浆,其掺量对聚合物修补砂浆性能的影响见表5。
由表5可见,随着纤维素醚掺量的增加,砂浆的保水率逐渐增大;流动度逐渐降低;1 d、7 d强度逐渐下降,但变化不大,28 d抗压强度逐渐降低,28 d抗折强度变化不大。在聚合物修补砂浆中,应尽量减少纤维素醚的掺量,否则易导致水泥凝结硬化速度缓慢,降低砂浆的粘结强度。综合考虑,推荐纤维素醚掺量为0.15%。
2.5 聚合物修补砂浆的性能测试
通过上述实验确定聚合物修补砂浆的最佳配方见表6,性能测试结果及JG/T 289—2010《混凝土结构加固用聚合物砂浆》中Ⅰ级要求见表7。
由表7可见,研制聚合物修补砂浆符合JG/T 289—2010中Ⅰ级要求,并且成本较低,具有明显的社会经济效益。
2.6 速凝剂对砂浆性能的影响
聚合物修补砂浆用于喷射时,需要符合JC 477—2005《喷射混凝土用速凝剂》中的要求,使水泥在3 min内初凝,8 min内终凝,砂浆1 d抗压强度大于12 MPa。根据修补砂浆的最优配方,按照JC 477—2005的要求改变速凝剂掺量(按占水泥质量计),分别测试砂浆的凝结时间和强度,结果见表8。
由表8可见,加入速凝剂后,聚合物修补砂浆1 d抗压强度略有增大,后期强度略有下降,随速凝剂掺量增加,强度下降愈明显,在聚合物修补砂浆中,速凝剂掺量不宜太多,否则易导致水泥水化速度过快,强度降低明显。本实验速凝剂最佳掺量为5%。
根据聚合物修补砂浆最终配方,掺5%的速凝剂进行实际喷射,喷射时效果较好,表面平整,没有出现脱落、起皮等现象,适合用于喷射施工。
3 结论
(1)随聚羧酸减水剂掺量增加,砂浆的流动度逐渐增大,砂浆强度均略有增大,推荐聚羧酸系减水剂掺量为0.06%。
(2)随可再分散乳胶粉材料增加,砂浆的流动度降低;胶粉对砂浆的早期强度影响较大,28 d抗压强度略有减小,28 d抗折强度略有提高;粘结强度逐渐提高。推荐可再分散乳胶粉掺量为1.0%。
(3)随聚丙烯纤维掺量的增加,砂浆的流动度降低,掺量合适时,3 mm聚丙烯纤维可以提高28 d抗折和抗压强度,推荐3 mm聚丙烯纤维的最佳掺量为0.04%。
(4)纤维素醚掺量增加,保水率逐渐增大,流动度逐渐降低,砂浆早期强度逐渐下降,推荐纤维素醚掺量为0.15%。
(5)按最优配方制备的聚合物修补砂浆符合JG/T 289—2010中Ⅰ级要求,掺5%的速凝剂进行实际喷射,喷射时效果较好,表面平整,没有出现脱落、起皮等现象。
参考文献
[1]王晓峰,张量.采用粉末聚合物改性的混凝土修补砂浆[J].新型建筑材料,2007(3):70-73.
[2]杨光,顾国芳.聚合物乳液对水泥砂浆粘接强度的改进作用[J].新型建筑材料,1997(9):30-31.
[3]张磊,张小冬,黄莹,等.高性能聚合物修补砂浆的研究[J].硅酸盐通报,2010(4):988-991.
[4]熊剑平.聚合物改性水泥混凝土路用性能研究[D].西安:长安大学,2005.
[5]陈理达.采用聚合物水泥砂浆对混凝土结构的防护处理介绍[J].人民珠江,2002(6):47-48.
[6]马智法,郭洪娟,黄如卉.混凝土表层病害喷射修补技术及应用[J].东北水利水电,2013(4):15-17,72.
[7]张学伟,刘卫东,苏海华,等.喷射聚合物保温砂浆施工技术[J].施工技术,2010(3):79-81.
[8]石建,何水清.喷射混凝土速凝剂影响因素及应用[J].混凝土,2003(4):31-32.
[9]赵立群,王琼,张鑫,等.聚合物修补砂浆性能及不同组分作用机理研究[J].新型建筑材料,2010(12):15-17.
[10]崔弋.混凝土结构防护与修补砂浆的试验研究[D].青岛:青岛理工大学,2012.
[11]F Xu,MK Zhou,BX Li,et al.Influences of polypropylene fiber and SBR polymer latex on abrasion resistance of cement mortar[J].Journal of Wuhan University of Technology,2010,25(4):624-627.
聚合物水泥砂浆的特点与应用 篇8
1 聚合物水泥砂浆的改性机理研究
由于聚合物改性砂浆通过改性后有很多的优点, 使人们对此内容的研究更为重视, 使得聚合物改性水泥砂浆的研究发展迅速。为了做好此方面的工作, 了解聚合物水泥砂浆的改性机理显得尤为重要。
水泥砂浆是一种复合型的材料, 骨料以及水泥基之间的界面过渡区由于水灰比例较高、孔隙多、晶体粒非常粗大等多方面原因造成的。如果我们要想成功改善水泥基材料的性能, 使其更加耐用, 就必须从改善骨料和水泥基界面过渡区的结构和性质入手。通过聚合物对水泥砂浆进行改性, 有效地改善了该材料界面过渡区的性能。
通过运用聚合物对水泥砂浆进行改性, 能够起到有效的减水效果, 降低水灰比;能够打乱氢氧化钙的取向生长, 缩小孔隙;同时, 由于聚合物能够和水泥水化产物发生化学反应, 增强机体的密实性, 改善材料的性能。
聚合物水泥砂浆在国外有着长达30多年的应用历史, 聚合物种类多样, 已经实现了商品化生产, 常用的聚合物包括3种类型, 即水溶性聚合物、液体树脂、胶乳, 目前已经在修补材料、抗冲耐磨材料、防水材料中得到了广泛的应用。我国对于聚合物水泥砂浆的应用最早可以追溯到1994年, 三峡工程、高坝洲水利枢纽等各类工程中都有聚合物水泥砂浆的身影, 有效提升了工程的耐久性, 实现了成套应用, 取得了理想的经济效益与技术效益。
2 聚合物水泥砂浆材料的组成
在聚合物水泥砂浆的组成材料之中, 聚合物是不可或缺的材料, 也是其中最为重要的材料之一。在实践中我们可以发现, 在砂浆改性中所用到的聚合物, 对其性能有较高的要求。在运用聚合物对砂浆进行改性时, 发挥其优势作用的同时, 防止负面影响对水泥砂浆的改性带来不利的影响。现阶段用于水泥砂浆改性的聚合物种类有限, 通常情况下, 会综合使用不同的乳液以发挥各自的优点, 实现不同的要求, 达到不同的用途。
水泥是聚合物水泥砂浆材料中的另一重要原料。用于聚合物改性砂浆的水泥一般为普通的硅酸盐水泥以及高氯酸盐水泥, 近年来出现了专门使用聚合物干粉进行改性砂浆的氯酸钙水泥。在聚合物水泥砂浆的材料中, 还需要矿物掺合料、消泡剂、稳定剂、砂等, 通过这些材料的加入, 能够更好地改善砂浆的性能, 使材料更加符合需求。
3 聚合物改进水泥砂浆的性能
水泥基材料的一个显著缺点就是具有较大的脆性, 因此, 水泥基材料的抗拉强度较低, 抗裂性也比较差。通过使用聚合物这种有机高分子进行改性, 使其具有了更好的弹性和塑性。经过使用聚合物对水泥砂浆进行改进, 使其性能有了很大程度的提高, 能够适用于各种需求, 用途越来越多。
3.1 聚合物水泥砂浆中新拌砂浆的性能
新拌砂浆具有流动性和保水性等特性。此种特点使水泥砂浆中砂浆的流动性有所增强, 有利于水泥水化, 防止砂浆的离析, 防止水分的散失。
3.2 硬化聚合物砂浆的力学性能
硬化聚合物砂浆具有较高的抗压强度, 其在抗拉强度以及抗折强度上也比普通的水泥砂浆要高, 从而增加了其性能。粘结强度较高是硬化聚合物砂浆所具有的另一重要性能。当使用聚合物改性砂浆作为修补材料时, 其粘结强度就得到了很好的表现。此外, 弹性模量、耐久性也是聚合物砂浆具有的重要性能。为了进一步改善聚合物水泥砂浆的性能, 可以在其中加入苯丙乳液, 在水泥遇到水之后, 会形成水化产物, 强度也逐渐增加, 在加入苯丙乳液之后, 水泥中的水分量会逐步减少, 在水泥—聚合物—水体系之中, 聚合物可以凝结在其中, 颗粒高分子膜会直接包裹水泥水化产物, 增加混合物的强度, 继而有效提升水泥砂浆的强度, 改善其耐酸碱以及耐腐蚀性能。在酸溶液浓度不高的情况下, 聚合物膜对砂浆粘结性与强度的影响更大, 可以有效提升材料的综合性能。
4 聚合物水泥砂浆的应用研究
在当前阶段, 由于聚合物水泥砂浆具有其优越性, 被广泛应用于建设之中, 在各种建设中发挥了重要的作用。
4.1 聚合物水泥砂浆被用做混凝土修补材料
聚合物水泥砂浆得到了广泛的应用, 尤其是在修补中发挥出了重大的作用, 有利于混凝土的加固。聚合物水泥砂浆具有多方面的优越性能, 例如:较高的耐磨性、抗冲击能力等, 使聚合物水泥砂浆在混凝土修补中发挥出了其优越性。
4.2 聚合物水泥砂浆被用于防水材料
由于聚合物水泥砂浆的特点, 使其具有刚性和柔性双重的特征, 因此, 既可以用于刚性的防水材料, 又可以用于柔性的防水材料, 在多方面发挥出了其作用。在聚合物水泥砂浆的应用上, 其也可以作为胶黏剂材料、防腐蚀材料等;同样可以作为表面装饰、保护的材料用于铺面和路面的铺设材料。
5 结语
在聚合物水泥砂浆的研究中, 需要积极研发出新型的材料, 使其性能得到更好的改进, 从而发挥出其更大的优势作用。
摘要：聚合物水泥砂浆是近30余年来诞生的新型材料, 该种材料添加了少量的有机聚合物, 有效改善了水泥砂浆的性能, 与传统的材料相比, 聚合物水泥砂浆耐腐蚀、耐酸碱性能好, 抗拉强度高, 并且有着优异的抗冻性能, 特别适宜应用在由于气蚀、化学侵蚀以及碳化造成的混凝土剥落和开裂中, 还可以应用在各类防渗与防腐工程之中。该文主要针对聚合物水泥砂浆的特点与应用进行分析。
关键词：聚合物水泥砂浆,特点,应用
参考文献
[1]Ohama Y, Demura K, Kin W.Properties of polymer modified mortars using redispersible polymer powder[C]//Proceedings of the First East Asia Symposium on Polymer in Concrete.2011.
[2]蒋隆敏, 尚守平, 黄政宇.一种适用于钢丝 (筋) 网水泥加固RC结构的纤维增强复合砂浆和界面剂[J].土木工程学报, 2005 (5) :41-47.
[3]谢业明, 葛序尧, 单远铭.聚合物改性高强修补水泥砂浆的研究[J].工程与建设, 2009 (2) :222-224.
聚合物乳液水泥砂浆修补材料的研究 篇9
苯丙乳液(SAE)是由丙烯酸与苯乙烯单体共聚而成的一类共聚物。苯丙乳液改性砂浆的粘结性能﹑抗渗性能也较好。用于水泥改性的苯丙乳液的典型特性是：固体含量通常较高(本试验所用苯丙乳液固体含量为43%)，玻璃化温度低于零度，成膜性能好。以前有不少试验都是研究的聚合物乳液掺量较大情况下的聚合物混凝土的各种性能。与现有大多数文献资料的研究不同，本文采用小剂量苯丙乳液(SAE)与水泥、砂子按一定比例配制而成一种聚合物水泥砂浆，研究小剂量聚合物对水泥砂浆性能的影响。
1 实验
1.1 实验原料
水泥：P.O.42.5型水泥;骨料：河砂，表观密度ρ=2.61g/cm3，含泥量<3%，颗粒级配0.315～5mm;苯丙乳液：固体含量43%;消泡剂：磷酸三丁酯。
1.2 实验过程
1.2.1 实验配合比
以水泥∶砂∶水比为53∶160∶33作为砂浆基本配比，分别掺加水泥质量的0﹑0.5%﹑1%﹑3%﹑5%﹑8%﹑10%的苯丙乳液，消泡剂加入量为苯丙乳液质量的1.5%为试验配合比。
1.2.2 性能测试
砂浆稠度，凝结时间依据JGJ/T70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》测定，抗压，抗折强度依据GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》测定。
减水率：以基本砂浆的标准稠度为基准，掺入苯丙乳液各砂浆的稠度与砂浆的标准稠度相同，减少的水量与标准稠度的用水量之比即为苯丙乳液的减水率。
保水率：试块在自然养护条件下，每隔一天测其重量直至其重量不再变化，减少的重量比上初始重量即为其保水率;吸水率试验是将试块在水养护条件下，每隔一天测其重量，直至其重量不再变化，增加的重量比上初始重量即为其吸水率。
电阻率：使用无电极电阻率测定仪试验所采用的水灰比为0.35，苯丙乳液的掺量分别是水泥的0%﹑1%﹑3%﹑5%﹑8%。
3 结果与讨论
3.1 苯丙乳液掺量对砂浆和易性的影响
实验结果表明，苯丙乳液的掺入显著改善了水泥砂浆的流动性(见图1)，并且随苯丙乳液掺量的增加，水泥砂浆的流动性呈现一定的规律性。当苯丙乳液掺量在3%时，砂浆的流动性达到最大值，稠度值可达108mm。然后随着苯丙乳液掺量的增加，水泥砂浆的流动性又逐渐变低。而砂浆减水率以及用水量的数据进一步说明了此规律(见图2)，在苯丙乳液掺量为3%时，用水量达到最小值，其减水率最大，可达到22.9%。主要原因是少量的苯丙乳液可以起到“滚珠”效应，而且其中含有的表面活性剂可对水泥有分散的作用，因此可以增加稠度，但乳液过多时，容易形成聚合物膜，反而会降低稠度。同时，聚合物膜会阻止水泥的进一步水化，降低了水泥水化反应的速率，砂浆的凝结时间会延长(见图3)。
图4则表明，随着苯丙乳液的加入，砂浆的吸水率迅速提高，当乳液掺量为1%时，其吸水率达到最大值，为5.68%，然后当乳液掺量进一步增加时，砂浆吸水率又逐渐减小。分析原因，苯丙乳液有引气作用，乳液的加入使砂浆含气量增加，气孔增多，因此吸水率也增加;乳液继续，粘度增大，聚合物和水泥浆与骨料之间形成具有较高粘结力的膜，会堵塞砂浆内孔隙，所以其吸水率又有所降低。砂浆吸水率变化曲线则表明，与普通的水泥砂浆相比，乳液改性的砂浆有好得多的保水性(失重率越小说明其保水性越好)。这归因于聚合物乳液本身的亲水的胶体特性和所形成的聚合物膜的填充及封闭效应。良好的保水性对于提高砂浆自然养护条件下的长期性能是有益的，对于在高吸水性基底上施工的砂浆，这种保水性特别有用。
3.2 苯丙乳液掺量对抗折﹑抗压强度的影响
实验数据表明，苯丙乳液的加入，改性砂浆的抗折、抗压强度均低于基准砂浆的强度，且掺量越多，强度下降越多，掺量10%时，28天抗压强度低至12.9MPa，但28天的抗折强度则例外，强度先降低，然后升高(见图5)。引起上述变化的主要原因是：聚合物乳液失水形成膜结构，分布于水泥水化产物之间，在有应力时起到架桥作用，能够有效吸收和传递能量，抑制裂纹的形成和扩展;但由于其自身弹性模量比水泥石低，当复合体受压时起不到刚性支撑作用，所以改性砂浆的抗压强度要比基准砂浆的抗压强度低。水泥水化吸收了存在于孔隙中乳液内的水分后，聚合物颗粒相互靠近，絮凝在一起，在水泥水化凝胶(包括未水化的水泥颗粒)表面形成聚合物层。聚合物层粘结了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与未水化水泥颗粒混合物的表面，因而可以提高抗折强度，致使其抗折强度降低较少。
3.3 电阻率
图6可以看出砂浆的电阻率曲线先下降到一定值，基准砂浆电阻率随时间增长，逐步增大，而改性砂浆的曲线则随苯丙乳液增加，逐渐变得平缓。溶解期是从水泥开始加水拌和到电阻率达到最小点所用时间。在这个时期，水泥的溶解占优势地位。电阻率最小点时间和初始时间都随着苯丙乳液掺量的增加而延长。因此，掺入苯丙乳液使浆体中可溶性离子改变，从而不仅延缓了凝结时间，也使强度发生了改变。而整个溶解期的时间随着乳液掺量的增加先延长而后又逐渐下降，这与水泥浆稠度变化趋势基本上是一样的。在水化期内，掺加乳液的水泥浆的电阻率要比水泥净浆的电阻率大，而且随着乳液掺量的增加，其电阻率有逐渐增加的趋势。这是因为离子浓度越大电阻率越低，水泥净浆中离子浓度较大，但是随着乳液的加入，乳液形成薄膜，阻碍了离子的运动所以使电阻率增大。
凝结期是从电阻率最小点时间到反曲点时间，在这个时期，电阻率持续增长，这说明随着时间的变化，浆体的强度也在逐渐增大，苯丙乳液掺量越多电阻率增长越缓慢，强度发展变化越慢。通过电阻率试验，我们可以根据电阻率变化的快慢间接推断出水泥砂浆前期的强度变化情况。
4 结论
1)苯丙乳液可显著提高水泥砂浆的流动性，改善水泥砂浆的和易性。相同稠度情况下，在水泥砂浆中加入苯丙乳液可以减少用水量，当乳液掺量为3%时，其减水效果最好。
2)苯丙乳液可以提高砂浆的保水性能，较好地减少砂浆干缩裂缝，从而更有利于改善砂浆的抗渗性。
3)加入0.5%-10%苯丙乳液会显著降低水泥砂浆的抗压、抗折强度，但苯丙乳液掺量的多少对28天抗折强度影响较小。
普通水泥砂浆因收缩大，粘结强度低等原因较少用于裂缝的修补，而通过聚合物乳液改性水泥砂浆能提高其工作性能，减少浆体收缩，提高粘结强度，改善防水抗渗能力及抗冻融能力，降低纯聚合物材料的费用。
参考文献
[1]祝启坤.膨润土在土木工程中的应用和机理.化工矿产地质, 2003.
[2]LI ZONGJIN WEI XIAO-SHENG.The Electrical Resistivity Of Ce-ment Paste Incorporated With The Retarder.Journal of Wuhan Univesity ofTechnology-mater.sci.ed