聚合物混凝土定義、分類和性質(zhì)Polymerconcrete

1、聚合物混凝土定義、分類和性質(zhì)Polymer concrete 聚合物混凝土的定義聚合物混凝土復(fù)合材料簡稱為聚合物混凝土，主要分為三大類別。聚合物混凝土的分類（1）聚合物混凝土（Polymers Concrete 簡稱PC) 只用聚合物作膠結(jié)材料的混凝土 也稱為樹脂混凝土. 聚合物混凝土的分類（2）聚合物改性混凝土（Polymer Modified Concrete 簡稱PMC） 是以水泥和聚合物共同作為膠結(jié)材料與骨料結(jié)合而成的混凝土，摻加的量比一般的外加劑要多。在上述的聚合物混凝土和聚合物水泥混凝土中，當(dāng)不用粗骨料時，稱為砂漿或灰漿。 聚合物混凝土的分類（3）聚合物浸漬混凝土（Polymer

2、Impregnated Concrete 簡稱PIC） 是將聚合物、予聚體等浸漬到已水化硬化的混凝土空隙中、再經(jīng)聚合等步驟使水泥混凝土與聚合物成為一個整體。聚合物混凝土的發(fā)展歷史 在水泥問世以后，人們發(fā)現(xiàn)，水泥制品堅(jiān)固耐壓，可以隨心所欲地做成各種形狀，這是它的優(yōu)點(diǎn)。然而水泥制品凝結(jié)以后容易收縮，造成細(xì)小的裂縫是它的缺點(diǎn)。法國一名泥瓦匠在水泥中摻加了一些牛和羊的血，凡經(jīng)他粉刷的地窖無一發(fā)生滲水現(xiàn)象。聚合物混凝土的發(fā)展歷史1923年，Cresson獲得第一個方面的專利，用天然膠乳改性道路材料,水泥作為填料使用。1924年，Lefebure的專利是現(xiàn)代意義的聚合物混凝土20世紀(jì)50年代，美國就開始聚

3、合物混凝土（PC）的商業(yè)應(yīng)用60年代中期，美國對聚合物浸漬混凝土（PIC）開始研究70年代，PC用于修復(fù)波特蘭水泥混凝土構(gòu)件，主要是公路和橋梁1971年，美國混凝土協(xié)會下面成立了一個Polymers in Concrete委員會，即548委員會，從事聚合物混凝土材料方面的組織工作。我國的聚合物混凝土研究始于70年代后與世界同步2000年，東亞混凝土聚合物國際會議在同濟(jì)大學(xué)召開聚合物混凝土（PC） 在聚合物混凝土中，用作膠結(jié)材料的聚合物組分最終全部參與固化反應(yīng)，因而聚合物混凝土中沒有連通的毛細(xì)孔，使得聚合物混凝土抗?jié)B透性比水泥混凝土高得多，因而具有優(yōu)良的耐久性(包括耐水、耐凍融、耐腐蝕等)。聚合

4、物混凝土（PC） 此外，聚合物混凝土的強(qiáng)度發(fā)展也比普通水泥混凝土快得多，可以在常溫和低溫下固化。一般來說，24 h的強(qiáng)度可以達(dá)到最終強(qiáng)度的80，而且抗拉、抗折和抗壓強(qiáng)度都很高。聚合物混凝土（PC） 此外，聚合物混凝土的強(qiáng)度發(fā)展也比普通水泥混凝土快得多，可以在常溫和低溫下固化。一般來說，24 h的強(qiáng)度可以達(dá)到最終強(qiáng)度的80，而且抗拉、抗折和抗壓強(qiáng)度都很高。聚合物混凝土（PC）聚合物混凝土（PC）聚合物混凝土（PC）聚合物混凝土（PC）聚合物混凝土（PC） 在美國，PC的建筑幕墻板和地下的公用設(shè)施構(gòu)件已經(jīng)用了30多年了，其使用性能看上去仍絲毫沒有降低。聚合物混凝土（PC）的應(yīng)用聚合物混凝土（PC）

5、的應(yīng)用聚合物混凝土（PC）的應(yīng)用修復(fù)后的大橋橋面PBM聚合物混凝土在修補(bǔ)水閘水下沖坑中的應(yīng)用 陶家路閘是余姚向北排澇出海的中型水閘。水閘總凈寬20米，分5孔，每孔4.0 米,閘下設(shè)有一級消力池，1992年5月投入運(yùn)行。7.9;大洪水，平均雨量359 mm,陶家路閘連續(xù)排澇，最大排澇量260 m / s，排澇后檢查發(fā)現(xiàn)，水閘陡槽段有2處混凝土遭受嚴(yán)重沖刷，有3條米的裂縫，閘底與消力池聯(lián)接處多處小范圍沖刷，沖刷部位最民達(dá)3.0 米，沖坑深0.3 米、寬0.5- 0.8 米,局部IF水銅片裸露，及撕裂，多處底部冒水，嚴(yán)重影響了水閘安全。PBM聚合物混凝土在修補(bǔ)水閘水下沖坑中的應(yīng)用 當(dāng)世正值卞汛期，如

6、果不及時修復(fù)，勢必會影響啟閘排澇。由于沖刷部位處于潮位影響區(qū)，要求修補(bǔ)材料具有凝結(jié)時間快、強(qiáng)度高、抗沖刷，能水下施上作業(yè)，經(jīng)過多種方案比選，確定采用PBM -7樹脂配制PBM聚合物混凝土作為修補(bǔ)沖坑的材料，經(jīng)過7天的候潮施工，終于全部修復(fù)。PBM聚合物混凝土在修補(bǔ)水閘水下沖坑中的應(yīng)用 PBM聚合物配料，砂以粗砂為宜，骨料要干燥，石子的直徑在20mm，粉料采用級普通硅酸鹽水泥。石子和砂都要干燥，否則會影響PBM聚合物混凝土的強(qiáng)度。在PBM聚合物混凝土澆筑前，需清除基而的污泥及松動混凝土。PBM聚合物混凝土在修補(bǔ)水閘水下沖坑中的應(yīng)用 PBM聚合物混凝土具有固化快、旱期強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)，可在水下或潮

7、濕條件下施工等特點(diǎn)。PBM聚合物混凝土的塌落度可由樹脂的用量來調(diào)節(jié)；固化時間一般控制在30- 60 min,促進(jìn)劑和引發(fā)劑用量為1%一4%。工程中選用該材料修補(bǔ)水閘消力池底板沖坑，通過精心施工，較好地修復(fù)了水底板，經(jīng)過多年的運(yùn)行考驗(yàn)，修補(bǔ)而粘結(jié)牢固，效果良好。聚合物混凝土（PC）用于修復(fù)葛洲壩排水閘 PC非常成功地用于葛洲壩排水閘的修補(bǔ)工程中，在水頭20-30m，流速達(dá)14 -22m的含砂和礫石的水流作用下，經(jīng)過幾年后，水閘就被嚴(yán)重地沖刷和磨損。PC由不飽和聚醋樹脂作粘結(jié)劑，環(huán)己酮過氧化物作固化劑或促凝劑以及集料組成。修補(bǔ)4年后進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)在修補(bǔ)處，PC與舊混凝土的粘結(jié)非常牢固，修補(bǔ)層完好無

8、損。 聚合物混凝土（PC）的應(yīng)用聚合物混凝土（PC）的應(yīng)用環(huán)氧樹脂耐磨砂漿地面聚合物混凝土（PC）的應(yīng)用聚合物改性混凝土（PMC） 聚合物改性混凝土 (PMC)制作工藝與普通混凝土相似，在加水?dāng)嚢钑r摻入一定量的有機(jī)物及其輔助劑，經(jīng)成型、養(yǎng)護(hù)后，其中的水泥與聚合物同時固化而成。 聚合物摻加量一般為水泥重量的 520。使用的聚合物一般為合成橡膠乳液，如氯丁膠乳(CR)、丁苯膠乳(SBR)、丁腈膠乳(NBR)；或熱塑性樹脂乳液，如聚丙烯酸酯類乳液 (PAE)、聚乙酸乙烯乳液(PVAC)等。此外環(huán)氧樹脂及不飽和聚酯一類樹脂也可應(yīng)用。 聚合物改性混凝土（PMC）聚合物改性機(jī)理概述 以乳液形式摻加到水泥混

9、凝土中的聚合物,在水泥混凝土攪拌均勻后,聚合物乳液顆粒會相當(dāng)均勻地分散在水泥混凝土體系中。形成水泥基的復(fù)合材料。隨著水泥的水化,體系中的水不斷地被水化水泥所結(jié)合,乳液中的聚合物顆粒會相互融合連接在一起。隨著水分的不斷減少,聚合物在水泥混凝土中形成結(jié)構(gòu)。Ohama給出了這種結(jié)構(gòu)形成過程的模型,并把這一結(jié)構(gòu)形成過程分為三個階段 聚合物改性混凝土（PMC）聚合物的影響 當(dāng)聚合物在水泥漿體、水泥砂漿和混凝土中交織成網(wǎng)狀膠膜，聚合物一方面起到增韌的作用，主要表現(xiàn)在抗折強(qiáng)度提高，抗壓強(qiáng)度降低，劈裂強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度提高等;另一方面起到提高耐久性能的作用，主要表現(xiàn)在抗?jié)B性能提高，耐磨性能提高和干縮率降低等.聚合

10、物改性混凝土（PMC）聚合物改性機(jī)理概述 其一:聚合物主要以空問三維連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相當(dāng)于“微纖維”，從而增強(qiáng)水泥漿體基體，抵抗裂紋擴(kuò)展，提高了抗折強(qiáng)度; 聚合物改性混凝土（PMC）聚合物改性機(jī)理概述 其二:聚合物乳液中大量的表面活性物質(zhì)增強(qiáng)了混凝土拌和物集料表面的濕潤，甚至進(jìn)入集料表面孔隙，降低了孔隙率，從而形成聚合物膜牢固地粘附在集料表面，改善了集料與基體之問的粘結(jié)能力，改善了其斷裂性能，有效地防止微裂縫的起裂與擴(kuò)展。 聚合物改性混凝土（PMC）聚合物改性機(jī)理概述 其三，聚合物與水泥發(fā)生一定程度的化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)了聚合物與水泥之問的結(jié)合，從而提高了抗折強(qiáng)度和劈裂枯結(jié)強(qiáng)度. 其四，聚合物提高耐久性

11、能的機(jī)理也主要體現(xiàn)在兩個方面，聚合物空問網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)的阻隔作用和膜本身具有溫度絕緣、不透水、耐腐蝕等性能;聚合物滲透并填充到水泥漿體的孔隙或砼的大孔隙中，降低了孔隙率，提高了密實(shí)程度和粘結(jié)力.性能得以提高。 聚合物改性混凝土（PMC）的性能 在聚合物改性砂漿和混凝土中，由于聚合物與水泥形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)了骨料之間的黏結(jié)，堵塞了砂漿內(nèi)的部分孔隙，因此， (1)羧基丁苯乳液改性混凝土能夠增大混凝土的抗折強(qiáng)度,在抗壓強(qiáng)度適當(dāng)減小的同時降低了壓折比,使混凝土的韌性得到了增強(qiáng)。 (2) 聚合物水泥混凝土的滲透性減小,因此可以有效地防止凍融腐蝕和鹽腐蝕。 聚合物改性混凝土（PMC）的養(yǎng)護(hù) 對乳液改性水泥

12、沙漿和混凝土，最佳的養(yǎng)護(hù)條件是早期濕養(yǎng)護(hù)，以促進(jìn)水泥水化到一定程度，而后進(jìn)行干養(yǎng)護(hù)，以利于聚合物成膜。聚灰比越大，干養(yǎng)護(hù)后 期強(qiáng)度增加越多。聚合物混凝土（PMC）的應(yīng)用 南岸輔仁路E線為重慶市第一條彩色城市道路，路面長350米，中間兩車道采用紅色，邊緣兩車道為墨綠色，遠(yuǎn)處看去就像綠草坪中鋪設(shè)了兩條紅地毯，與人行道上的綠樹、紅花相映成輝，形成一道格外美麗的城市風(fēng)景。 聚合物混凝土（PMC）的應(yīng)用PMC透水降噪彩色路面聚合物混凝土（PMC）的應(yīng)用 彩色僅是這種新型路面的一種輔助功能，聚合物柔性水泥混凝土透水降噪路面是一種新型路面結(jié)構(gòu)，路面材料既不同于普通的水泥混凝土，也不同于瀝青混凝土的性能，而是

13、既具有水泥混凝土路面的高強(qiáng)度，又具有瀝青路面的高柔性既具有無機(jī)材料的穩(wěn)定性，又具有有機(jī)材料的粘結(jié)能力。聚合物混凝土（PMC）的應(yīng)用 該路面結(jié)構(gòu)具有彈性好、強(qiáng)度高、噪音低、透水性強(qiáng)、揚(yáng)塵少、阻燃、耐油、耐酸堿等優(yōu)點(diǎn)，施工時采用攤鋪機(jī)一次成型，無需碾壓，施工速度快,路面平整度好，行車的舒適性大大提高。路面還具有維修簡單、快捷的優(yōu)點(diǎn)。聚合物混凝土（PMC）的耐久性 經(jīng)過改性的砂漿在10年時間中保持穩(wěn)定的性能。其粘結(jié)強(qiáng)度在10年間不斷增加，并表現(xiàn)出其最高的粘結(jié)強(qiáng)度，聚合物微區(qū)分布在砂漿中起到二次增強(qiáng)作用、其抗折強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度、以及疏水作用均有很好的性能表現(xiàn)。根據(jù)掃描電子顯微鏡的結(jié)果表明：在這10年時間內(nèi)

14、，聚合物的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)在砂漿中沒有發(fā)生變化。 聚合物混凝土（PMC）的耐久性聚合物砂漿的微結(jié)構(gòu)水下不分散混凝土（NDC） 眾所周知，混凝土是由膠凝材料、水和骨料按比例配合而成的混合物，硬化后得到的人造石材。作為膠凝材料的水泥是水硬性材料，能與適量的拌合水發(fā)生水化作用，逐漸硬結(jié)產(chǎn)生強(qiáng)度。在有水的環(huán)境中澆筑混凝土?xí)r，會受到周圍環(huán)境水的強(qiáng)烈影響。水下不分散混凝土（NDC） 混凝土拌合物穿過厚水層時，骨料易和水泥分離，較快沉到水底，被水沖刷下來的水泥顆粒，部分被水帶走，部分長期處于懸浮狀態(tài)，當(dāng)水泥再下沉?xí)r，有時已呈凝固狀態(tài)，失去膠結(jié)骨料的夠力。因此澆下去的混凝土拌合物分為一層砂礫骨料，一層薄而強(qiáng)度很低

15、的水泥絮凝體或水泥渣，不能滿足工程要求。水下不分散混凝土（NDC） 將具有某些性能的聚合物加入新拌混凝土中，它能與水泥順粒表面及骨料表面發(fā)生某種作用，如與水泥顆粒表面生成離子鍵或共價(jià)鍵，起到壓縮雙電層、吸附水泥順粒保護(hù)水泥的作用。同時，水泥顆粒之間、水泥與骨料之間，通過聚合物聯(lián)系形成空間柔性網(wǎng)絡(luò)，提高混凝土的粘聚力，限制新拌水泥混凝土的分散、離析及避免水泥的流失。水下不分散混凝土（NDC） 所摻入的聚合物被稱為抗分散劑(Underwater Segregation Controlling Admixture簡稱USCA。此外由于所加聚合物的減水塑化作用，使新拌混凝土具有極好的流動性，不需振搗可

16、自流平。遇水時抗分離性強(qiáng)，具有緩凝性，幾乎沒有泌水現(xiàn)象。水下不分散混凝土（NDC） 水下不分散聚合物改性混凝土具有優(yōu)異的水下不分散、不離析性能，可自流平、自密實(shí)，施工簡便。水泥用量為400kg/m時，水下成型試件具有較高的強(qiáng)度，90天抗壓強(qiáng)度達(dá)到46 MPa，與空氣中強(qiáng)度比大于84%;與普通水下混凝土相比，其抗壓、抗拉、抗彎、其抗?jié)B性、抗鋼筋銹蝕、抗沖刷性能及粘接強(qiáng)度等均能滿足工程要求。水下不分散混凝土（NDC）水下不分散混凝土（NDC）的應(yīng)用水下不分散混凝土（NDC）的應(yīng)用水下不分散混凝土（NDC）在三峽工程中的應(yīng)用聚合物浸漬混凝土(PIC) 聚合物浸漬混凝土(Polymer lmpregn

17、ated Concrete，PIC)是將硬化干燥后的混凝土，浸漬在可聚合的低分子單體或預(yù)聚體中，在單體或預(yù)聚體滲入混凝土中的孔隙后引發(fā)聚合所得到的聚合物混凝土復(fù)合材料。由于PIC具有密實(shí)、高強(qiáng)、防腐耐磨等優(yōu)點(diǎn)，在它于20世紀(jì)70年代問世 后便很快引起人們的廣泛重視。聚合物浸漬混凝土(PIC)浸漬用聚合物材料 一般，凡是能被混凝土基材吸收，并能在其中聚合成為固體的液體原料，都可用于浸漬混凝土。常用的可聚合物單體有甲基丙烯酸甲酯、丙烯酯甲酯、苯乙烯等，浸漬液可采用一種單體，也可采用幾種單體或單體與聚合物的混合物，除了單體外，浸漬液中還含有引發(fā)劑、促進(jìn)劑、交聯(lián)劑、稀釋劑等助劑。聚合物浸漬混凝土(PI

18、C)對浸漬用聚合物材料的一般要求是：有較低的黏度，浸漬時容易滲入基材內(nèi)部。黏度越底，滲入越容易，滲入深度越大。在進(jìn)行局部浸漬時，可選用黏度較高的聚合物。有較高的沸點(diǎn)和較低的蒸汽壓力，以減少浸漬后和聚合過程中的損失。聚合后與基材的黏結(jié)力好，能與基材形成一個整體。聚合收縮率小，形成的聚合物應(yīng)有較高的強(qiáng)度和較好的耐水、耐堿、耐老化等性能。聚合物的軟化溫度應(yīng)超過材料的使用溫度。聚合物浸漬混凝土(PIC)的性能浸漬后混凝土的抗壓強(qiáng)度提高了4倍， 抗拉強(qiáng)度提高了3倍徐變減少了9/10，耐磨性提高了2-3倍，透水性可以忽略不計(jì) 抗凍性、耐介質(zhì)性得到大大改善。聚合物浸漬混凝土(PIC) 混凝土的浸漬須在真空條件下進(jìn)行才比較有效，所以PIC生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，成本很高，成為限制該品種聚合物浸漬混凝土應(yīng)用的主要障礙。 相比之下，表面浸漬工藝比較簡單，成