水泥凝结固化过程中,内部会产生许多空腔成为水泥基体的薄弱部位。加入聚氧化乙烯PEO后,水泥凝结固化的同时,PEO遇水溶解为水溶液,并聚集于富水区域(即空腔中),随着干燥过程的进行,水溶液再次脱水,PEO在空腔四周形成了一层连续的薄膜,加强了这些薄弱部位。此时PEO薄膜即能起到疏水作用,又不会堵塞毛细管,使材料具有良好的疏水性和透气性。
PEO是一类玻璃化温度低于30℃的热塑性树脂,属于低抗压强度的材料。一般来说,在刚性水泥基质中加入(柔性)聚合物必然会降低抗压强度,但由于干粉砂浆混合料加水搅拌时,聚合物颗粒自行分散使砂浆组分单独流动,同时对空气产生诱导效应,赋予砂浆可压缩性,不仅改善了砂浆的施工和易性,还降低了水泥基体的含气量,使空隙率下降。因砂浆的抗压强度主要取决于体系的空隙率,空隙率降低必然会提高抗压强度;柔性聚合物的加入提高了刚性水泥基体的变形能力,且聚合物用量越大,赋予材料的变形能力也越大,吸收应力的能力也就越大,可有效防止微裂缝在水泥基体内部出现,使抗弯强度和粘结强度大大提高; PEO改善砂浆的防水性,主要归因于砂浆中的微观空隙被聚合物填充或被连续的聚合物膜封闭。
PEO改性水泥砂浆的抗弯强度、抗压强度、粘结强度通常大大超过未改性砂浆,尤其是抗弯强度和粘结的提高更加显著;吸水率和渗水量随聚合物-水泥比率的增加而减少;干缩值随聚合物-水泥比率的增加而增加,在聚合物-水泥达到一定比率时,几乎恒定或达到最大值。不同材料不同用量,一般在千分之一至千分之三。
例:水泥混合物含有主成分水泥100,羟乙基纤维素0.2~2.0,高分子量聚氧化乙烯0.01~0.2和减水剂(如磺化的密胺-醛树脂、三嗪型化合物和木质素磺盐等)0.2~20份。该水泥混合物在不增加水成分的情况下明显地增加流动性,而且很容易用泵输送。因此,将水泥600、河沙1200、水306、羟乙基纤维素2.4、PEO-80.2g和Pozzolith(混凝土拌合料的塑化剂) NL4000 24mL混合捏和可制得新鲜水泥混合物。该混合物含6.3%带入的空气,流动值为197mm(JIR R5201)。