聚合物混凝土范文
聚合物混凝土范文（精选9篇）
聚合物混凝土 第1篇
1 蠕变试验研究
聚合物混凝土由聚合物、固化添加剂、石英粉、砂石按照比例混合而成。加强筋混凝土选的是直径为5 mm的FRP棒材;试件是600 mm×40 mm×50 mm的混凝土梁。试件分为A和B两类:A类是聚合物混凝土试件,B类试件为FRP筋加强聚合物混凝土梁,FRP筋的直径为5 mm。采用梁的四点弯曲试验来研究聚合物混凝土的蠕变性能(见图1)。加载后每隔2 h记录下试件的挠度值,整个试验时间超过70 d。
2 蠕变模型的研究
2.1 利用幂律模型的研究
聚合物混凝土和FRP加筋聚合物混凝土都具有粘弹性,在一定荷载的影响下,材料的弯曲总应变由弹性应变和蠕变应变两部分组成,如式(1):
ε(t)=ε0+ε1(t) (1)
或写成:
其中,ε(t),ε0,ε1(t)分别为总应变、弹性应变和蠕变应变。幂律模型表达式如式(2):
其中,β,n均为蠕变模型参数,利用蠕变试验值和曲线拟合的方法可以计算得出;τ0为试验时间。式(3)也可以写成式(4):
2.2 利用Brugers模型和Kelvin-Brugers模型的研究
Brugers模型是Maxwell体和Kelvin体串联而成的,共有四个参量来描述蠕变特征,该模型的应变、应力与时间的函数关系如式(5),式(6)所示,其中,ε(t),ε0,J(t)表示总应变、弹性应变和蠕变柔量:
ε(t)=J(t)σ0 (6)
其中,
其中,
其中,
试验曲线和模型曲线拟合结果的对比及结果如图3,图4所示。
如图3,图4所示,采用经典的幂律模型或者Kelvin-Brugers模型所得的理论值曲线和试验值曲线几乎重合,都能够描述聚合物混凝土和加筋聚合物混凝土的蠕变特征,因此可以利用幂律模型或Kelvin-Brugers模型来评估聚合物混凝土的长期力学性能。然而Brugers模型曲线和试验值曲线偏离较大,因此,不论是聚合物混凝土还是FRP筋加强聚合物混凝土,它都不能很好地完成对其的蠕变行为的描述和预测。
3结语
相对Brugers模型来说,采用幂律模型或者Kelvin-Brugers模型能更好地描述聚合物混凝土的蠕变特性,因此可以利用幂律模型或Kelvin-Brugers蠕变模型能够很好地评估聚合物混凝土结构的长期性能。
摘要：对聚合物混凝土梁和加筋加强聚合物混凝土梁的弯曲蠕变特性进行了四点弯曲试验,分别得到它们的蠕变曲线,并利用各种模型对试验数据进行拟合,计算出蠕变模型参数,通过比较分析得知幂律模型或Kelvin-Brugers模型都能够与试验结果相吻合的结论。
关键词：FRP加强筋,蠕变模型,蠕变性能
参考文献
[1]曹树刚.软岩蠕变试验与理论模型分析的对比[J].重庆大学学报,2003(8):91-92.
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[3]Findley WN,Lai JS,Onoram K.Creep and relaxation of nonlin-ear viscoelastic materials.New York:Dover Publications.
[4]Shenoi RA,Allen HG,Clark SD.Cyclic creep and creep-fatigueinteraction in sandwich beams.J Strain Anal,1997,32(1):1-18.
聚合物混凝土 第2篇
1 原材料及试验方法
1.1原材料
聚合透水混凝土所需要的原材料有两种，骨料以及高分子树脂胶黏剂。本研究中所选用的骨料为级配不同的卵石，分别为.2.54~4.32mm.4.32~9.45mm，9.45~13.65mm三种卵石。所有使用的卵石均符合建筑质量管理规定的相关要求，其压碎值数、泥沙含有量等指标也符合相关标准，适用于建筑混施工中凝土的原材料。高分子树脂粘合剂是近些年被研究出并逐渐广泛应用于建筑材料中的一种新型材料，其种类较多，与其他胶黏剂相比高分子树脂粘合剂具有较多的优点，其能够在建筑中提高结构的稳定性，同时使得建筑的使用寿命在原有的基础上进行增加，最为重要的是一些高分子树脂胶黏剂还有具有环保的特性，为国家生态环境的平衡发展起到积极的影响意义。目前普遍得到使用的包括聚氨酯、环氧树脂等。不同种类的树脂在性能上具有较大差别，其中环氧树脂在粘合效果以及稳定性与安全性上具有较显著的优势，所以现阶段对其具有较多的研究。环氧树脂包括水性环氧树脂、无溶剂型环氧树脂两大类。
在本研究中将对无溶剂型聚氨酯胶黏剂、无溶剂型环氧树脂胶黏剂以及水性环氧树脂胶黏剂进行功能稳定性分析。所有高分子树脂胶黏剂的配比以及制作方法具有统一明确的规定与流程，所以其质量均达到研究所需标准。
1.2试验方法
在对聚合物透水混凝土进行抗压强度和透水性能分析时，所采用的试验方法大致分为两步，首先为试样的制备，然后进行相关性能的测试。在对试样的制备过程中，以厂家所提供的配比比例进行胶黏剂的制备，同时将所选择的骨料卵石放入搅拌锅中进行搅拌，达到一定程度后向锅中加入配置好的胶黏剂，并进行均匀的搅拌。将搅拌好的材料取出进行进一步的成型测试，能够成型的材料可以进行后续的自然养护，一般情况下7天以后就可以进行各项性能的测试工作。聚合物透水混凝土具有多种性能，本研究将对其抗压强度以及透水性能进行分析。在抗压强度性能测试中要注意聚合物透水混凝土在完全固化以后其抗压强度就不会发生变化，所以本研究中的抗压强度即为聚合物透水混凝土完全固化时的抗压强度。根据抗压强度的相关试验方法，同时按照参考标准进行抗压强度的对比，得到抗压强度结果。透水性能测试也要按照相关的测试流程以及专业的设备进行，测试试件要进行提前采用一定的模型制备，这样才能较好的保证测试结果的相关性与准确度。将测试后得到的透水性能结果与参考标准进行对照，来确定高分子聚合物透水混凝土的透水参数。
2试验结果与讨论
2.1 胶黏剂类型对聚合物透水混凝土强度及性能的影响
选择不同种类的胶黏剂对于聚合物透水混凝土的抗压强度具有较大的影响，这是由于不同胶黏剂的胶黏能力与稳定性存在较大差异。本研究中所选取的三种胶黏剂分别为无溶剂型聚氨酯胶黏剂、无溶剂型环氧树脂胶黏剂以及水性环氧树脂胶黏剂，从所得到的结果中可以发现在抗压强度性能上，这说明环氧树脂胶黏剂能够较好的加强聚合物透水混凝土的抗压强度。进一步分析可以的得到在环氧树脂胶黏剂中，环氧树脂具有高活性的环氧基、羟基以及酯键等重要的化学键。使用水性环氧树脂胶黏剂中水为环氧树脂提供了丰富的极性溶剂，这使得环氧树脂能够发挥出更好的流动性，进而其在对骨料的粘合中发挥出更为灵活的作用，同保证了聚合物透水性混凝土的抗压强度。无溶剂型环氧树脂胶黏剂缺少水溶剂，所以环氧树脂能够更好地发挥粘合的稳定性，进而使高聚物透水混凝土的抗压强度有所降提高。但是环氧树脂粘合剂还有一些缺点，由于其所含有的大多数化学键都为不可逆性，所以造成环氧树脂粘合剂的脆性较大，韧性有待进一步的加强。而在无溶剂聚氨酯胶黏剂中，其所含有的化学键为氨酯键，使高分子聚合之间能够形成可逆性强的氢键，这一作用使其韧性与耐候性显著增强，但是同时由于氢键的可逆性造成多聚物透水混凝土的抗压强度较小。在透水性能中可以得到水性环氧树脂胶黏剂>无溶剂型聚氨酯胶黏剂>无溶剂型环氧树脂胶黏剂，水性环氧树脂胶黏剂的溶剂水使其加大程度上加强的透水性能，所以使得聚合透水混凝土的透水效果最好。在无溶剂型聚氨酯胶黏剂中含有丰富的氢键，也使其透水性达到较高的水平。无溶剂型环氧树脂胶黏剂的透水性最差，所以导致聚合物透水混凝土的透水效果较差。
2.2胶骨比对聚合物透水混凝土强度及性能的影响
在聚合物透水混凝土中的.胶骨比是一项十分重要的内容，对于聚合物土水混凝土的抗压强度产生直接的影响作用。所谓的胶骨比就是胶黏剂与骨料的比例，所以本研究中就是指所选取的三种胶黏剂与卵石的比例j从结果中可以得到，随着胶骨比数值的减小，聚合物透水混凝土的抗压强度所呈现的趋势为先快速后缓慢的下降。三种树脂胶黏剂在聚合物透水混凝土中发挥着重要的粘连作用，其含量的降低势必造成骨料卵石粘连效果的降低，从而使得高聚物透水混凝土的抗压强度逐渐降低。先快速后缓慢的降低说明在树脂胶黏剂低于一定量时对于聚合物透水混凝土抗压强度的影响较差，此时其抗压强度接近于卵石本身的抗压强度。聚合物透水性混凝土的透水性能与抗压性强度相反，表现出的趋势为先缓慢后快速的上升。树脂胶黏剂的在逐渐减少的过程初期还能对卵石起到粘合作用，所以其透水性能上升的较为缓慢，但后期树脂胶黏剂的含量以及不能有效的使卵石进行粘连，所以导致聚合物透水混凝土的透水性能快速上升。
2.3骨料类型及颗粒级配对聚合物透水混凝土强度及性能的影响
骨料卵石的级配数对于聚合物透水混凝土的抗压强度以及透水性能也有着重要的影响作用，本研究中所选用的卵石级配数为2.54~4.32mm，4.32~9.45mm，9.4513.65mm。从结果中可以看出聚合物透水混凝土的抗压强度随着骨料卵石级配数的增加呈现出的趋势为先上升后下降，这表明骨料卵石在2.544.32mm之间的级配数时其体表面积较大，导致一定量的树脂胶黏剂不能有效的将所有卵石进行粘连，使得到的聚合物透水混凝土的抗压强度较差。随着级配数的增加，卵石的体表面积逐渐降低，这时树脂胶黏剂能够较好的发挥粘连作用，提高聚合物透水混凝土的抗压强度。级配数较大所需要的树脂胶黏剂量较少，所以其抗压强度又逐渐下降。透水性能与抗压性能表现出的趋势相反，其原因与抗压强度变化相同。
3结语
想要使聚合物通欧水混凝土的抗压强度与透水性能进行改善，就要对胶黏剂类型、胶骨比以及骨料类型及颗粒级配进行较好的控制。在我国未来的发展中，聚合物透水混凝土将被更广泛的应用于各项施工工程中，其质量与稳定性也会进行显著的加强。
参考文献
[1]徐周聪，王火明，李汝凯，陈飞.聚氨酯碎石混合料透水路面施工工艺与质量控制J].公路交通技术，2015(06):05-08.
聚合物混凝土的发展及应用 第3篇
混凝土在工程实践中的应用越来越广泛, 因其有取材广泛、价格低廉、抗压强度高及生产工艺简单等优点。然而普通混凝土属于多孔结构的不均质材料, 是一种典型的脆性材料, 它的弹性模量高, 抗折能力、抗冻融性及抗腐蚀性等能力较差, 不能满足生产实践要求。于是人们开始对普通水泥混凝土进行改善, 不断尝试添加新材料及外加剂来改善其性能, 1930年首次将塑料应用于水泥混凝土, 也就是把改性物质从天然聚合物开始转移到人工合成的聚合物方面, 从而展开了对聚合物混凝土的研究。
1 聚合物和聚合物改性混凝土分类
聚合物改性混凝土是将聚合物掺加、拌合、浸渍到混凝土中形成的一种有机复合材料。
常用的聚合物大体可分为水溶性聚合物分散体、水溶性聚合物和液体聚合物这三种类型。水溶性聚合物分散体包括橡胶乳液如天然橡胶乳液 (NR) 、氯丁橡胶 (CR) 、丁苯橡胶 (SBR) 、丁腈橡胶 (NBR) 和聚丁二烯橡胶 (BR) ;树脂乳液有热塑性树脂乳液如聚醋酸乙烯酯 (DVAC) 、聚偏二氯乙烯一氯乙烯 (PVDC) 、聚丙烯酸乙烯酯 (PVP) 、乙烯醋酸乙烯酯 (EVA) , 热固性树脂乳液如环氧树脂和不饱和聚酯树脂, 沥青酯乳液如沥青、橡胶沥青和石蜡;混合分散体如混合橡胶和混合乳液。水溶性聚合物有甲基纤维素 (MC) 、聚乙烯醇 (PVA) 、聚丙烯酸盐-聚丙烯酸钙和糖醇。液体聚合物分为不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
聚合物改性混凝土可分为:聚合物水泥混凝土 (PCC) 、聚合物浸渍混凝土 (PIC) 和聚合物胶结混凝土 (PC) 三类。分别介绍如下:
1) 聚合物水泥混凝土 (PCC) :是以聚合物 (或单体) 与水泥作为胶结材料再加上骨料配制而成的。聚合物的加入使混凝土的密实度有所提高, 水泥石与骨料的粘结有所加强, 与普通混凝土相比, 其耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性等方面均有所改善。聚合物水泥混凝土操作简单, 改性效果明显, 成本较低, 因而能在实际生产中得到广泛应用。
2) 聚合物浸渍混凝土 (PIC) :是将已硬化的普通混凝土经干燥、真空处理后, 浸渍在液态树脂中, 通过加热或者催化使树脂渗入到混凝土孔隙中产生聚合作用, 使两者成为一体而形成的。聚合物填补了混凝土内部孔隙从而提高了混凝土的密实度, 与此同时也增加了水泥石与骨料之间的粘结力, 但由于操作和催化不容易进行, 目前这类混凝土应用范围有局限性。
3) 聚合物胶结混凝土 (PC) :是以聚合物取代水泥与骨料相结合又称为树脂混凝土。树脂混凝土的优点在于强度高、耐化学腐蚀、耐磨性、抗冻性好等优点, 但硬化时收缩较大, 耐久性差。聚合物用量约占混凝土重量的8%左右, 但是这种混凝土的价格较贵, 一般只用于一些特殊工程。
2 聚合物水泥混凝土的改性机理
聚合物在混凝土中究竟是怎样改变混凝土性能的呢?对此很多人做了研究:
王服人认为聚合物是通过提高水泥浆与集料的粘结力、降低水泥浆的孔隙率、浸渍这三种方式改变水泥混凝土的结构。第一种方式可防止混凝土微裂缝的产生, 第二种方式能提高混凝土本身的力学性能, 第三种方式有利于稳定混凝土的亚稳态最佳结构。
熊剑平、申爱琴通过实验研究得出混凝土宏观性能提高的根本原因是聚合物对微观结构的改善, 当聚合物产量不断增加时, 聚合物成膜逐渐完整连续, 与水泥水化物结合在一起, 填充和密封了混凝土内部空隙, 改善了材料内部的孔结构, 加上聚合物的“桥接”作用, 使聚合物水泥混凝土内部结构向连续密实转化, 宏观表现为材料的抗折强度、耐久性、柔韧性均有所提高。由此可知, 聚合物虽参与了水泥水化, 但它主要在物理方面提高混凝土性能。
Ohama系统地分析了聚合物改性混凝土结构形成机理, 共分为三个阶段。
第一阶段:将聚合物乳液加入水泥混凝土中拌合, 聚合物颗粒均匀分散在水泥浆体中, 形成聚合物水泥浆体。随水泥水化, 水泥凝胶形成, 液相中Ca (OH) 2达到饱和状态, 聚合物颗粒部分沉积在水泥凝胶和未水化水泥颗粒表面。
第二阶段:水量不断减少, 水泥凝胶结构形成, 聚合物颗粒逐渐被限制在毛细孔中, 当水量进一步减少时, 聚合物会凝结在水泥和未水化水泥颗粒表面, 形成聚合物封闭层, 同时聚合物密封层会粘结在水泥凝胶、未水化水泥颗粒及骨料颗粒的表面。因此, 混合物中的较大孔隙会被粘结性的聚合物填充。在具有反应活性的聚合物颗粒表面和钙离子、氢氧化钙晶体表面和硅酸盐骨料表面之间能发生一些化学反应, 形成特殊的桥键作用, 缓解了内应力, 减少了微裂缝, 也能改善聚合物水泥混凝土结构、水泥水化物与骨料之间的粘结性能, 增强了材料的密实性。
第三阶段:水泥水化过程不断吸收水分, 沉积在水泥水化物表面的聚合物颗粒封闭层逐渐融合成连续的聚合物膜, 聚合物膜将水泥水化产物粘结在一起, 形成相互贯穿的网状结构。该结构作为乳液改性砂浆和混凝土的基相将骨料粘结在一起改善了水泥石的结构形态。
所以聚合物混凝土的性能优于普通混凝土。
3 聚合物水泥基复合材料的发展与应用
聚合物改性混凝土比普通混凝土发展时间短, 但其发展速度快。
在日本, 聚合物改性材料于20世纪70年代已成为主要的结构材料, 聚合物砂浆被广泛应用于装饰、修理或耐化学处理, 而聚合物混凝土一般用于预制品。日本在聚合物改性材料方面的研究相对其他国家发展较快, 已经制订出关于聚合物混凝土方面的工业标准和指南。
在韩国, 聚合物水泥被广泛应用于几十年前的旧水泥混凝土的修复。在聚合物树脂混凝土方面, 主要通过试验研究环氧树脂的基本性质及不同配合比下不饱和聚酯树脂的物理性质、力学性质和固化度。用聚合物混凝土预制夹心镶板、地下结构 (如人孔) 、污水管道、电气绝缘等。由于韩国经济建设的大幅增长, 韩国将聚合物混凝土作为新型施工建设材料。
在德国, 聚合物水泥混凝土已广泛应用于工业、修补材料、装饰材料等方面。德国采用不饱和聚酯混凝土制作卫生制品、变压器底座等多种产品。
在我国, 自20世纪50年代末至60年代初已开始应用和研究聚合物混凝土, 目前在水工建筑、结构修补、路面、抗震等方面都得到了应用。聚合物水泥混凝土能够提高混凝土的耐久性能。根据Ohama研究聚合物水泥混凝土的改性机理 (如上所述) 可知它能有效地防止冻融腐蚀和盐腐蚀。聚合物浸渍混凝土抗压强度高, 其密实度、抗渗、防腐、抗冲击等性能也有所提高。许多基材如石棉混凝土、钢丝网水泥混凝土、石膏混凝土等都使用聚合物浸渍混凝土。这种混凝土在水工建筑物方面应用的较多。我国在聚合物混凝土方面的研究, 一方面需要改进聚合物乳液, 以便生产出性能较好且价格低廉聚合物;另一方面需要对聚合物改性水泥砂浆或混凝土路用性能进行研究, 并且能够制定出相关的技术规范与施工指南, 以指导和规范聚合物混凝土在建设中的应用。
今后聚合物混凝土的应用范围将从道路桥梁、机场跑道的面层浇筑和修补逐步向柔性基础、剪力墙结构及海工结构工程的方向拓展。相信聚合物混凝土将会在抗渗、防裂、防腐、抗震动的结构工程中发挥其应有的重要作用。
4 聚合物改性混凝土存在的问题
聚合物改性混凝土弥补了普通混凝土的一些缺点, 但其在应用中也仍存在如下几方面问题。
1) 使用寿命方面:对于聚合物混凝土的施工现处于探索阶段, 其使用寿命并没有充分可靠的数据保证, 仍在研究探索中。
2) 成本方面:聚合物混凝土性能比普通混凝土有很大提高, 但它的价格比普通混凝土高, 因此在保证力学性能的基础上降低成本将是需要克服的一个难题。
3) 相互混合方面:聚合物水泥基复合材料的黏度大, 需要强有力的搅拌机进行拌和, 如果聚合物乳液在砂浆中分布不均匀, 将直接影响其在工程中的应用。
4) 施工方面:聚合物混凝土要求骨料的含水率极小, 这对于现场施工来说就存在一定困难。
另外, 依据聚合物和水泥自身的性能, 根据使用现场对材料性能的要求, 选用恰当的聚合物、设计合理的水灰比也是需进一步研究解决的问题。
5 结语
聚合物混凝土 第4篇
聚合氯化铝中纳米Al13形态的混凝效应
采用聚丙烯酰胺凝胶柱层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al13形态,用透光率脉动检测技术并结合絮凝效能和Zeta电位测定结果,对纳米Al13形态以及PAC、AlCl3絮凝过程中絮集物形成和增长的变化差异作了对比性研究.结果表明,混凝剂的不同铝形态分布在混凝过程中起着十分重要的作用.Al13形态是在絮凝过程中起电中和作用的主要形态,可以大大增加颗粒间的`有效碰撞率,其凝聚速度和所形成絮集物颗粒大小在实验条件下呈现最大值.而对于PAC,其Alc含量较高,可起到吸附架桥和网捕卷扫作用,所以在低投加量表现出较快的絮体增长速率.
作 者：初永宝 高宝玉 岳钦艳 王燕 王曙光 CHU Yong-bao GAO Bao-yu YUE Qin-yan WANG Yan WANG Shu-guang 作者单位：山东大学环境科学与工程学院,山东,济南,250100刊 名：中国环境科学 ISTIC PKU英文刊名：CHINA ENVIRONMENTAL SCIENCE年，卷(期)：25(4)分类号：X781关键词：混凝动力学 Al13形态 聚合氯化铝(PAC)
超吸水聚合物混凝土抗渗性能的研究 第5篇
聚合物混凝土采用有机与无机复合的手段，在混凝土拌合物中加入一定量的高分子聚合物，从而利用聚合物对混凝土进行改性[1]。我国在此领域的研究较滞后，始于20世纪80年代初。日本在中东和非洲地区用超吸水聚合体的试验也取得较好的效果，引起关注。但用于改善混凝土耐久性能的研究较少。
本文针对混凝土的冻裂和渗漏水的问题，采用超吸水聚合物与常态混凝土相结合，借助超吸水聚合物吸水性能好、且吸水后形成的凝胶体保水性强、即使加压水也不会分离、在干燥环境下具有放湿的优越性能，与普通混凝土及工业废渣掺合料叠加复合，以改善混凝土的内部结构，提高混凝土的耐久性。
1 试验方法
1.1 原材料
超吸水聚合物(SAP)：采用河北保定市科瀚树脂有限公司生产的“科瀚98”高吸水树脂。它是一种具有很强吸水能力的高分子材料，与水接触，短时间内溶胀且形成凝胶强度，最高吸水能力可大大超过其自身质量。当加压7 MPa时，仍可保持75%～85%的水分，该材料无毒、无味、无嗅，使用过程对环境没有污染。
水泥：宁夏赛马PO52.5R水泥，各性能指标满足GB 1751999要求。
砂子：来自于宁夏镇北堡砂厂产中砂，细度模数2.76，表观密度2.66 g/cm3，堆积密度1.56 g/cm3，含泥量1.26%。
石子：宁夏干沟产人工碎石。石子表观密度2711 kg/m3，堆积密度1480 kg/m3，空隙率45.4%，含泥量0.17%，压碎指标10.2%，针片颗粒含量10.6%，粒径5～15 mm、15～25 mm，属于二级连续级配，各级均占一定比例。
水：自来水。
高效减水剂：北京幕湖外加剂有限公司生产的FDN高浓型萘系减水剂，减水率达25%～30%。黄色粉末，硫酸钠含量低于3%，无结晶现象，和水泥的相容能力较强。
矿物细掺料：粉煤灰、矿渣、自燃煤矸石。
(1)粉煤灰：宁夏青铜峡大坝电厂电收尘干排Ⅰ级粉煤灰，化学成分见表1，品质测试结果见表2。
%
(2)矿渣：宁夏石嘴山钢厂，密度2.89 g/cm3，比表面积460 m2/g，化学成分如表1所示。碱性系数为1.1(>1)，活性系数为0.36(>0.12)
(3)自燃煤矸石：宁夏石嘴山煤矿，密度2.71 g/cm3，比表面积560 m2/g，化学成分见表1。
1.2 配合比设计
本试验采用全计算法设计混凝土配合比[2]，计算出基准混凝土的配合比见表3。
kg/1m3
1.3 试验方法
将粉煤灰、矿渣和煤矸石等3种磨细矿物料等量取代部分水泥，采用L9(34)正交试验方法，确定3种掺合料的最优组合。然后掺入不同掺量的超吸水聚合物，按强度确定最优掺量。在保证强度的前提下，进行超吸水聚合物混凝土的抗冻、抗渗性能试验研究。正交试验的因素水平见表4。
抗压强度试验按照GBJ 500812002《普通混凝土力学性能试验方法》的规定，采用150 mm150 mm150 mm模型，标准养护28 d进行测试。
抗渗试验按照GBJ 8285《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》的规定，采用175 mm185 mm150 mm模型，标准养护28 d进行抗渗测试，一次加压3.5 MPa，并恒定24 h。
抗冻试验按照GBJ 8285，采用150 mm150 mm150mm模型，标准养护28 d后进行抗冻测试，冻融循环50次，并进行同期养护对比抗冻测试。
2 试验结果与分析
2.1 抗压强度试验
按照1.2基准混凝土配比，混凝土正交试验、直观分析和试验结果见表5。
根据表5，经直观分析可得到，对混凝土28 d强度的影响主次为：B>A>C，即对混凝土28 d抗压强度影响最显著的因素是矿渣，其次为粉煤灰和煤矸石。从表5直观分析和计算数据，确定最好的组合条件为A3B1C3，即粉煤灰5%，矿渣5%，煤矸石5%。
按此结果，掺入SAP的试验方案见表6。
由表6的试验结果可知，掺SAP后超吸水聚合物混凝土的抗压强度最大为58.2 MPa，此时配合比为：水181 kg/m3，砂716 kg/m3，石990 kg/m3，高效减水剂10.02 kg/m3，粉煤灰5%，矿渣5%，煤矸石5%，水泥85%，SAP掺量0.25%。
2.2 抗渗性能试验
抗渗试验测得各个试件的渗水高度见表7。相对基准混凝土，超吸水聚合物混凝土的抗渗性提高了83.8%，掺入矿物细掺料混凝土的抗渗性提高了73.1%。相对掺入矿物细掺料混凝土，超吸水聚合物混凝土的抗渗性又提高了40%。由此可见，掺入矿物细掺料能大大提高混凝土的抗渗性能。但超吸水聚合物对提高混凝土的抗渗效果远好于矿物细掺料。这主要是因为SAP吸水以后具有微膨胀性，且在水泥浆体完全硬化后堵塞混凝土内部孔洞、毛细孔道及裂纹孔隙，改善内部孔隙结构，从而阻塞了混凝土的渗水途径，并从根本上提高了混凝土的抗渗性能。
2.3 抗冻性性能试验
抗冻性试验中所用的材料与强度试验所用材料配合比相同。试验结果见表8。
从表8的试验结果分析：
(1)基准混凝土强度损失为1.34%，掺入矿物细掺料的混凝土为1.30%，超吸水聚合物混凝土为0.96%。从减小强度损失来讲，超吸水聚合物混凝土较基准混凝土抗冻性提高28.3%。由此可见，超吸水聚合物对提高混凝土的抗冻性效果明显。这主要是超吸水聚合物混凝土的孔隙被SAP填充，水渗入较少或无法渗入，这样在混凝土内部减少了可结冰的水，可避免混凝土发生冻胀和冻融破坏。
(2)基准混凝土质量损失为5.9%，掺入矿物细掺料混凝土为4.5%，超吸水聚合物混凝土为4.5%。这说明超吸水聚合物和矿物细掺料的掺入减少了质量损失23.7%，对混凝土的质量损失产生有益的抑制作用，提高了混凝土的密实度，内部孔隙减少，从而减少了混凝土的冻胀破坏。
(3)超吸水聚合物混凝土中质量损失为4.5%(<5%)，强度损失为0.96%(<25%)，因此，可以确定此次试验超吸水聚合物混凝土的抗冻等级大于D50。
2.4 微观试验结果
图1为基准、掺矿物细掺料和SAP混凝土未经冻融循环的微观(SEM)结构图，图2为基准、掺矿物细掺料和SAP混凝土经过50次冻融循环后的微观结构图。
对比图1、图2可得，基准混凝土冻后结构疏松、孔隙较多且密实性差[见图2(a)]，而掺矿物细掺料[见图2(b)]和掺SAP[见图2(c)]在混凝土凝结团块周围及团块之间的孔隙中填充着超吸水聚合物，就像网络一样将无机骨架贯穿在一起，将骨料牢固粘合在一起，淤填了孔隙，使大孔隙量及开口孔隙量显著减少，使混凝土的吸水性减小，从而能够使抗冻抗渗性得到提高。
3 超吸水聚合物的改性机理
超吸水聚合物在吸水的最初阶段，其吸水速率很低，吸水是通过毛细管吸附和分散作用来实现的。由水分子通过氢键和树脂的亲水基团作用，离子型的亲水基团遇水开始离析，阴离子固定于高分子链上，阳离子可移动离子。随着亲水基团的进一步离析，阴离子数目也逐渐增多，离子之间的静电斥力增大，使得树脂的网络渐渐扩张。为了维护电中性，阳离子不能向外部溶剂扩散，否则会导致可移动阳离子在树脂网络内的浓度增大，网络内外的渗透压也随之增加，水分子进一步渗入。随着吸水量的增大，网络内外的渗透压之差趋于0。随着网络扩张其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电斥力，最终达到吸水平衡[3]。超吸水聚合物吸水后会形成水凝胶，与水泥水化物共同形成胶结材料，聚合物在混凝土内形成膜状体，填充水泥的孔隙，增强与骨料的粘结。混凝土中的孔隙被聚合物填充或被聚合物膜封闭，使混凝土的吸水性和渗透性明显下降，因此，聚合物水泥混凝土抗冻融耐久性提高[4]。
4 结论
(1)掺入超吸水聚合物混凝土28 d的抗压强度虽稍降低，但随着养护龄期的增长，掺合料超吸水聚合物混凝土的后期强度提高较快，28 d以后超吸水聚合物混凝土的强度逐渐开始高于基准混凝土，说明矿物掺合料超吸水聚合物对混凝土的后期强度贡献比较大。
(2)随着超吸水聚合物掺量的增加，混凝土的抗压强度呈现逐渐下降的趋势，同时混凝土的流动性也下降，随着SAP掺量的增大混凝土吸水能力增强而保水性能较好，SAP吸收了混凝土中的水而变成了水凝胶，延缓了水化并增加了稠度，进而早期强度和流动性降低。SAP的掺量不宜过大，以免增加施工难度和降低混凝土的质量。
(3)掺入矿物细掺料能大大提高混凝土抗渗性(73.1%)，超吸水聚合物对提高混凝土的抗渗效果(83.8%)好于矿物细掺料。
(4)超吸水聚合物混凝土较基准混凝土抗冻性提高28.3%，对提高混凝土的抗冻性效果很好。
(5)比较SAP对混凝土强度、抗冻和抗渗性能的影响，SAP对强度提高的贡献不大，但对混凝土抗渗和抗冻性能的提高效果十分明显。
参考文献
[1]苏英,贺行洋,曾三海,等.聚合物水泥防水混凝土概述[J].河南建材,2007(2):12.
[2]陈建奎,王栋民.高性能混凝土(HPC)配合比设计新法-全计算法[J].硅酸盐学报,2000,28(2):194-198.
[3]Jane Proszek Gorninski,Denise C.Dal Molin,Claudio S,et al.Study of the modulus of polymer concrete compounds and com-parative assessment of polymer concrete and portland cementconcrete[J].Cement and Concrete Research,2004.
聚合物混凝土 第6篇
1 实验主要原料
矿渣:水淬高炉矿渣。
水玻璃:用工业用模数为3的液体水玻璃加固体氢氧化钠 (Na OH) 混合调配模数为1的液体水玻璃。
水泥:52.5普通硅酸盐水泥。
砂子:中砂, MX为2.6, 表现密度2.63g/cm3, 含泥量0.4%。
石子:玄武岩碎石, 5-25mm;连续级配表现密度2.75g/cm3, 堆积密度1450 kg/cm3, 空隙率47%, 压碎值8.0%, 含泥量0.1%。
钢筋:用ф6普通低碳钢热轧圆盘条调直制成。
Nacl:化学纯试剂。
2 实验设备
2.1 碳化箱。
2.2 气体分析仪:能分析箱内气体的二氧化碳浓度, 精确到1%。
2.3 二氧化碳供气装置:包括气瓶, 压力表, 及流量计。
2.4 钢筋定位板用木质五合板或薄木板锯成:尺寸100100mm在板上钻有穿插钢筋的圆孔, 进行混凝土对钢筋保护作用的性能检验时, 可按设计需要改变定位板上的孔径位置。
2.5 分析天平:称量1000g, 感量0.001g。
2.6 烘箱、干燥器, 求积仪等。
3 试件制备
3.1 地质聚合物混凝土配方为:地质聚合物胶结材料:砂子:石子:氯化钠=1:1.97:3.30:0.06 (胶结材料为矿渣和占矿渣质量5%的模数为1水玻璃) 水灰比为:0.35 (用水量扣除水玻璃溶液的水份) 。普通硅酸盐水泥混凝土配方为:水泥:砂子:石子:氯化钠=1:1.97:3.30:0.06, 水灰比为0.45。将上述两种混凝土分别制成100100300mm棱柱体两组, 每组三块。
3.2 试件中埋置的钢筋用ф6普通低碳钢热轧圆盘条调直制成。其表面不得有锈坑及其他严重缺陷。每根钢筋的试件的长度299±1mm。用砂轮将其一端磨出长约30mm的平面, 用钢字打上标记。然后用12%盐酸溶液进行酸洗, 经清水漂净后, 再用石灰水中和, 并再用清水冲洗干净, 擦干后在干燥器中至少存放4h。然后用分析天平称取每根钢筋的初重, 再存放在干燥器中备用。
3.3 在试件成型前将套有定位板的钢筋放入试模, 定位板应紧贴试模的两个端板。为防止试模上的隔离剂沾污钢筋, 安放完毕后应用丙酮擦净钢筋表面。
3.4 试件成型后编号拆模, 然后用钢丝刷将试件两个端部混凝土刷毛, 用1:2水泥砂浆, 挂上20mm厚的保护层, 移入标准养护室养护。
4 实验步骤
4.1 作钢筋锈蚀实验以前试件应先进行碳化, 碳化应在二氧化碳浓度为20±3%, 相对湿度70±5%, 温度20±5℃的条件下碳化28d。
4.2 试件碳化处理后, 将试件移入蒸养箱中, 在100℃以下蒸养4h, 然后放入标准养护室养护门7d后取出破型, 先测出碳化深度, 然后进行钢筋锈蚀程度的测定。
4.3 取出试件中的钢筋, 刮去钢筋上沾附的混凝土, 用12%的盐酸溶液进行酸洗, 经清水漂净后, 用石灰中和, 最后在以清水冲洗干净。擦干后在干燥器中至少存放4h, 用分析天平称重计算锈蚀失重。
5 实验结果
从表1中可见, 普通硅酸盐水泥混凝土碳化深度最深为8.23mm, 而混凝土钢筋保护层厚为20mm, 因此保护层没有被完全碳化。说明高强度普通硅酸盐水泥混凝土的抗碳化性能很好, 之所以钢筋严重锈蚀, 主要是因为氯化钠对钢筋的锈蚀的结果。
从表2中可见, 地质聚合物混凝土中的钢筋基本没有被锈蚀, 这是由于地质聚合物混凝土具有密实的结构, 使混凝土具有良好的抗碳化性, 碳化实验表明, 碳化后地质聚合物混凝土强度还在增加, 碳化系数1.07, 碳化后的PH值仍然大于12, 所以钝化膜是稳定的不会破坏, 钢筋也就不会锈蚀。
结束语
(1) 由于地质聚合物混凝土具有密实的结构, 使地质聚合物混凝土具有良好的抗碳化性。碳化实验表明, 碳化后地质聚合物混凝土强度还在增加, 碳化系数为1.07, 碳化后的PH值仍然大于12, 所以钢筋钝化膜是稳定的不会破坏, 钢筋也就不会锈蚀。
(2) 地质聚合物混凝土与硅酸盐混凝土的钢筋锈蚀对比实验结果表明:当掺入0.6%的氯化纳, 硅酸盐混凝土中的钢筋严重锈蚀, 而地质聚合物混凝土中的钢筋没有锈蚀。
摘要：通过地质聚合物混凝土与普通硅酸盐水泥混凝土对比实验的方法, 说明地质聚合物混凝土具有良好的抗碳化性和抗钢筋锈蚀性。
聚合物混凝土 第7篇
自密实混凝土 (Self-Consolidating Concrete) 是指混凝土在自重下能够自动流动填充到模板中, 不需要振捣就可以获得很好的匀质性。在自密实混凝土中, 集料是悬浮在浆体上且不会出现离析和泌水的现象。它具有很好的流动性和填充性、较高抗离析性能。同普通混凝比较自密实混凝土具有以下的优点: (1) 自密实混凝土有较高流动性和自填充性能, 所以采用其可以通过截面复杂的工程结构且能够保证填充密实、没有离析和泌水的现象, 可以获得很好的匀质性。 (2) 自密实混凝土减少了振捣这一工序, 从而减少施工设备和人员, 降低了这方面的成本。施工中噪音减小, 施工环境得以改善, 有利于环境保护;另外能提高施工速度, 提高施工效率和施工质量, 缩短施工工期; (3) 自密实混凝土可以改善混凝土的耐久性能, 混凝土结构耐久性的一个重要影响因素是其微观结构的匀质性。而普通混凝土需要振捣就是为了获得较好的匀质性。匀质性不好混凝土会发生离析的情况, 自密实混凝土无需振捣就可以保证具有很好的匀质性。
在配制和应用方面自密实混凝土也还有很多不足。和普通混凝土比起来, 它存在凝结时间较长, 早期强度较低, 弹性模量稍小, 干缩和徐变稍大等问题。本文通过掺加聚合物乳液 (丁苯乳液) 对自密实混凝土的性能进行试验研究。通过聚灰比为1%, 3%, 5%, 10%, 15%时研究各聚灰比下自密实混凝土的性能。
2 试验结果及原因分析
不同聚灰比的自密实混凝土分别做了工作性能试验, 力学性能试验和耐久性能试验。结果如下: (1) 在聚灰比在0%~10%的时候, 随着聚灰比增大, 自密实混凝土的工作性明显变好。自密实混凝土的粘聚性, 流动性, 保水性和间隙通过性都能够很好。在聚灰比继续增大到15%的时候, 拌和后出现泌水现象, 保水性不好, 表现为坍落度, 扩展度, T500流动时间等各工作性指标都有所减小。 (2) 聚合物的掺入会降低自密实混凝土的抗压强度, 随着聚合物掺量的增加, 抗压强度降低较大, 但乳液加入后能提高水泥混凝土的抗折强度。 (3) 丁苯乳液的加入可以减少自密实混凝土的干缩, 而且掺量越大干缩越小。当聚灰比低于5%的时候干缩值降低得较少, 聚灰比为5%的时候改性自密实混凝土的180d干缩值为未添加聚合物改性的86%。当聚灰比大于5%后自密实混凝土的干缩值增大得比较明显, 聚灰比为15%的时候, 其180d干缩值为未添加聚合物改性的67%, 干缩值降低更多。
原因分析如下: (1) 聚合物本身及聚合物中表面活性基团一般都会具有引气的作用, 在拌制混凝土时掺加聚合物后由于引气效果会水泥浆体中引入一些微小的气泡, 这些引入的气泡可以均匀稳定的存在在浆体当中, 浆体的体积相对值得到提高。这就可以包裹住更多的集料。减少集料之间的直接接触, 使得粘滞阻力减小。另一方面微小气泡的引入在拌合物中能够起到“滚动轴承”的作用。综合作用之下便可以改善了自密实混凝土的工作性能。 (2) 聚合物在掺加入混凝土后, 一开始聚合物颗粒就会迅速分散进水泥浆体之中。由于聚合物颗粒较小在混凝土拌和物中能够起到“滚珠”的作用, 水泥水化产物颗粒间相对移动更为容易, 所以自密实混凝土工作性能得以改善。聚合物掺量越大起到滚珠作用就越大, 改性效果越好。 (3) 聚合物本身的是具有亲水性的胶体。掺入混凝土后会形成聚合物膜然后使得聚合物具有填充和封闭的效应。所以聚合物的掺入对自密实混凝土的保水率有很好提高。 (4) 聚合物的掺入后浆体中用于流动自由水变多。即认为聚合物具有减水的作用, 一开始随着掺量的增加, 导致混凝土的工作性变好。当掺量再增加的时候, 可其工作性反而降低, 拌和物产生泌水和离析的现象。 (5) 聚合物的掺入会导致混凝土抗压强度的降低。因为聚合物加入后会引入一部分微小气泡, 使混凝土内部会出现小孔洞。另外聚合物的弹性模量比较小。因此聚合物的掺入会导致自密实混凝土抗压强度的降低。 (6) 聚合物乳液可以减小混凝土的吸水率, 具有一定的减水作用。对孔隙具有细化功能, 能显著提高抗折强度。 (7) 掺加聚合物之后, 聚合物微粒能够和水泥水化过后的产物交织在一起生成不连续膜, 使得混凝土之中的大孔隙会被填充, 减小了孔隙率, 增加了密实度, 水泥混凝土的干缩随着龄期的增加改性过后的减小。
3 聚合物的改性机理
聚合物掺入水泥混凝土中并拌均匀后, 随着乳液中的水参与了水泥水化并被结合, 聚合物颗粒会相互融合并均匀的分散在水泥混凝土体系中, 与泥水化产物形成空间网架结构架结构。Ohama把这一结构形成过程分为三个阶段: (1) 将聚合物乳液料与水泥均匀搅拌后, 随着乳液中的水参与了水泥水化并被结合, 聚合物颗粒会相互融合并粒均匀分散在水泥混凝土体系中, 不断水化水泥凝胶逐渐形成, 聚合物颗粒合物颗粒沉积在水泥凝胶颗粒表面。 (2) 随着水泥水化的进行, 聚合物颗粒絮凝在一起并包裹水泥水化凝胶, 聚合物还粘结了集料颗粒表面及水化凝胶与水泥粒混合物浮表面, 从而封闭混凝土中较大的孔隙。 (3) 乳液中的水分完全被吸收于水泥水化物的化学结合水中, 聚合物颗粒完全融结在一起形成的连续的聚合物网结构, 并于水泥泥水化物联结在一起而改善了水泥石的结构形态。
随着聚合物掺量的提高, 聚合物成膜逐渐连续完整并与水泥水化物结合形成网架结构, 聚合物膜联结混凝土中特别是水泥石与集料间过渡区的原生裂缝, 填充过渡区较大的孔隙, 加之过渡区一些有害的三角孔在聚合物的改性作用下转变为圆孔, 而圆孔相较三角孔更能抵抗过渡区微裂缝的产生扩展, 从而提高了材料的力学性能和耐久性能。
4 结论
聚合物乳液的掺入提高了自密实混凝土的工作性能, 试验表明在聚灰比为10%时工作性能最好。加入乳液后, 自密实混凝土的抗压强度减少, 抗折强度提高, 因此自密实混凝土的刚度得以降低。此外, 聚合物乳液的掺入还减少了自密实混凝土的干缩。
摘要：本文通过掺入聚合物乳液对自密实混凝土进行改性, 并对改性后的混凝土进行工作性能、力学性能和耐久性能的试验研究。
关键词：聚合物乳液,自密实混凝土,改性
参考文献
聚合物混凝土 第8篇
1施工工艺
聚合物多孔水泥混凝土彩色路面具体施工流程如图1所示。
2施工准备
2.1前场施工准备
2.1.1为了有效提高下承层的粗糙度, 必须先将路面用铣刨机进行拉毛处理, 通常情况下, 拉毛深度应控制在0.5厘米至1厘米之间。
2.1.2为了防止聚合物表层在接缝处产生拉裂和隆起现象, 在施工前, 必须先将接缝位置切透并锯缝, 其平面误差应控制在2厘米以内。此外, 还必须对旧路接缝情况进行全面调查, 并做好现场标记。
2.1.3在施工前必须先对路面进行清扫, 并利用改性沥青对旧路中的接缝位置进行灌缝操作, 通过环氧树脂乳液对路面微裂缝进行灌缝。
2.2后场施工准备
2.2.1检验原材料
路面施工中, 对施工材料质量必须进行严格控制。检验碎石, 必须对其集料含水量进行严格测定, 根据实际需求, 及时、准确的对施工配合比进行调整, 并对配合比中的液料量进行合理控制。
2.2.2水泥拌合机
为了保证聚合物使用量符合设计配合比标准, 则应通过搅拌机水秤对聚合物进行动态称量, 从而提高控制室的自动控制水平。搅拌机还应根据实际施工需求配备大小适当的聚合物乳液存储池, 通常乳液储存量应满足施工五天内所需的聚合物乳液用量。
3聚合物多孔水泥混凝土彩色路面施工技术
3.1界面粘结防水层制作工艺
界面粘结防水层通常在聚合物多孔混凝土与旧路面混凝土之间, 能够有效提高界面的粘结力, 保证下承层与面层之间变形协调和共同受力, 同时, 还具有一定的防水作用。通常情况下, 界面粘结防水层主要采用的是由水泥和聚合物乳液结合搅拌而成的水泥浆, 该水泥浆存储时间较短, 一般最长为3小时到4小时左右。
制作聚合物水泥浆主要是先通过搅拌机进行称重, 在对其进行称重时, 搅拌机必须保证搅拌不间断, 通过这种搅拌方法, 可以最大限度保证原材料用量的准确性, 提高拌制效率, 同时, 还能有防治出现原材料不停转场的现象。在聚合物水泥浆拌合完成后, 通过水泥搅拌罐车将其运输至施工场地, 在运输过程中, 通过罐车自传能够有效避免水泥发生沉淀现象, 从而使水泥浆的稳定性和质量得到保证。
3.2聚合物多孔水泥混凝土制作工艺
聚合物多孔水泥混凝土的制作工艺与普通水泥混凝土制作工艺大致相同。将水与聚合物乳液进行拌合, 要求拌合过程中必须严格按照规定比例进行拌合, 拌合必须充分、均匀。在拌合前, 先由电脑控制系统自动将乳液泵入水秤中进行称量, 可调阀门和电脑计量装置会对乳液计量进行准确、合理的控制, 将各成分按照标准添加完后, 将搅拌机时间设定为30秒至60秒之间。
3.3界面粘结防水层施工技术
在对界面粘结防水层进行施工前, 必须先通过洒水车洒水, 使施工路段湿润, 提高聚合物界面材料流动性。在对聚合物混凝土进行摊铺时, 必须保证其防水层材料在底层表面摊铺的均匀性, 并将其维持在流动状态, 避免出现凝固和硬化现象。在摊铺施工场地的10米范围内洒布防水层, 能够有效避免出现摊铺不均匀的现象, 在进行洒布后, 必须及时将溶液用特制橡胶耙耙平。为保证防水层材料搅拌的不间断性, 通常需利用水泥搅拌机对其进行搅拌。
3.4聚合物多孔水泥混凝土施工摊铺工艺
在摊铺施工中, 伸缩式沥青摊铺机的使用较为普遍。在摊铺过程中, 必须保证路面的平整性, 将标高误差控制在沥青路面标准要求范围内。在对路面进行摊铺施工时, 对摊铺速度必须进行合理控制, 通常摊铺速度应控制在2米/分钟范围内, 在摊铺过程中应尽量平面出现中途停顿的现象, 以保证路面不间断摊铺, 提高路面摊铺平整度和均匀性。
为了最大限度保证路面性能, 从混凝土的搅拌直至完成摊铺的全过程应控制在1个小时以内, 通常不得超过1.5个小时。在摊铺完成后的10小时内, 禁止路面有行人通过, 48小时内禁止车辆通过。
3.5养生技术
摊铺路面成型后, 结合实际的气候环境, 应及时将路面用薄膜覆盖对其进行养生。养生期通常应持续一天至两天, 在养生期满后才能将薄膜揭开, 对路面进行锯缝操作。
3.6混凝土锯缝施工技术
在对罩面层完成摊铺施工后, 根据旧路的实际情况, 需将原有的纵横缝恢复, 从而有效防止由于下层温缩位置的差异而导致聚合物路面出现拉裂或隆起现象。根据施工前期标记, 确定纵横缝的准确位置, 将聚合物面层用切割机进行切缝, 必须保证锯缝锯透面层, 使锯缝处的面层彻底断开。
3.7彩色路面面层喷涂施工技术
将颜料、水泥、聚合物乳液在施工现场进行人工拌合, 将混合料利用高速搅拌器进行均匀搅拌, 在空气压缩机和高粘度泵的共同作用下, 吹散粘稠的混合料, 并将其喷洒在路面, 必须保证喷洒的均匀性。
为了延长混合料的固话时间, 可通过对空压机流量进行控制的方法, 在喷嘴位置添加固化剂。通过这样的方法可以有效避免混合料在存放过程中出现固化现象。利用分散机对混合料进行搅拌, 不仅能够提高搅拌效率, 保证混合料搅拌的均匀性, 从而有效减少固化现象产生。在完成喷涂施工后, 必须先将交通封闭, 在表面处理层和面层的力学指标达到标准值后, 才能将交通开放。
3.8路面养护技术
由于泥沙或粉尘堵塞而导致混凝土路面孔隙透水性下降, 可通过压力值为4MPa至7MPa的高压清洗机对路面进行清洗, 或通过将真空吸附和高压清洗进行结合的方法清洗路面。这种方法可以有效减少路面堵塞现象, 将路面透水性能恢复到百分之八十左右。
4结束语
聚合物多孔水泥混凝土彩色路面不仅能够起到美观效果, 同时还能有效保证路面环境, 因此被广泛运用于城市道路建设当中。提高其路面施工质量能够使城市道路建设的整体水平得以提高, 因此在该路面施工过程中, 必须对各环节的施工工艺进行严格控制, 按照施工要求进行科学、合理的施工, 不断提高施工的机械化水平, 满足道路施工的实际需求, 提高道路建设水平。
参考文献
[1]徐芳, 朱倩.新型碾压混凝土与聚合物改水性水泥混凝土复合式路面施工关键技术研究[J].施工技术, 2011 (12) .
聚合物混凝土 第9篇
地聚合物 (geopolymer) 是无定形态的三维网络结构铝硅酸盐胶凝材料, 它主要由偏高岭土、粉煤灰、矿渣等含硅铝酸盐煅烧天然矿物或工业废渣通过碱激发制备而成。地聚合物生产能耗和三废排放低, 是一种环境友好材料;地聚合物水泥的导热系数低于普通硅酸盐水泥, 仅为0.24~0.38W/ (m·K) , 制备保温隔热材料有优势;它具有凝结硬化快, 早期强度高, 适应泡沫混凝土生产的需要。相对于易引起火灾、有毒的聚苯乙烯、聚氨酯发泡板等有机外墙保温材料, 地聚合物泡沫混凝土是一种新型无机节能保温材料, 具有质轻、耐火、热导率小、无毒、保温隔热性能好等技术特点, 具有良好的发展前景。
地聚合物轻质保温隔热材料的相关研究很少, 一般以铝粉加气或双氧水化学发泡的方式制备。田元艳[1]等以偏高岭土和粉煤灰为主要原料, 制备免蒸压土聚水泥加气混凝土的工艺方法和性能进行研究, 制备出密度525~800kg/m3, 28d抗压强度为2.5~8.0MPa的土聚水泥加气混凝土。R.Arellano Aguilar[2]等以碱激发偏高岭土和粉煤灰 (0%, 25%) 为胶凝材料, 高炉矿渣为轻骨料, 通过铝粉加气制备地聚合物轻质混凝土, 获得密度600kg/m3, 900kg/m3, 1200kg/m3的混凝土, 导热系数0.47~1.65W/ (m·K) 。陈贤瑞等[3]以粉煤灰、偏高岭土和水玻璃为原料采用双氧水发泡结合稳泡技术制备得到超轻质地聚合物材料, 干密度150~300kg/m3, 抗压强度0.77~1.75MPa, 导热系数0.0549~0.0762W/ (m·K) 。本文以碱激发偏高岭土地聚合物为胶凝材料, 采用物理加泡的方式制备偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土, 主要研究了泡沫混凝土的配合比以及泡沫剂种类、泡沫体积掺量等对泡沫混凝土性能的影响。
2 原材料与试验方法
2.1 原材料
发泡剂:发泡剂A (松香皂类) , 发泡剂B (动物蛋白类) , 发泡剂C (植物蛋白类) 。
胶凝材料:偏高岭土, 河南开封奇明耐火材料有限公司生产, 化学成分见表1;水玻璃, 重庆井口化工厂 (模数2.4, 含水率50.45%) ;氢氧化钠, Na OH含量大于99%;生石灰, 有效Ca O含量81.45%;粉煤灰, 产自重庆市珞璜电厂, 其性能指标见表2。
2.2 试验方法
实验采用泡沫和浆体分开制备的方法:料浆制备、泡沫制备、料浆和泡沫混合、浇筑成型。具体过程如下:首先, 将偏高岭土、调凝材料、矿物掺合料等混合料搅拌均匀, 加入碱激发剂, 水制备料浆;与此同时, 将发泡剂与水按比例混合均匀, 采用高速搅拌机发泡;然后, 将制得的泡沫按体积比混入料浆, 慢搅至泡沫均匀分布于料浆中;最后, 注模成型, 24h后拆模, 标准养护, 测性能。
2.3 导热系数测试方法
导热系数测定参照《轻骨料混凝土技术规程》 (JGJ51-2002) 。试件以三块为一组, 试件尺寸分别为:200mm×200mm×20mm;200mm×200mm×60mm。试件在105℃~110℃下烘干至恒重, 再置于干燥箱内冷却至室温, 然后测量干燥状态下的导热系数。
3 结果与讨论
3.1 胶凝材料配合比研究
本节进行胶凝材料的配合比研究, 以满足泡沫混凝土制备的要求。试验采用正交设计方法, 以碱含量、水料比、水玻璃模数为主要因素制备地聚合物净浆, 设计三因素四水平正交表, 以3d抗压强度为评价指标, 力图找到最优的胶凝材料配合比。实验结果如表3。
由表3可以看出, 水玻璃模数为0.8时的第1、6、11、16组均出现速凝, 停止搅拌后1min内, 浆体流动性急速下降结成硬块。采用直观分析法对表4中实验结果分析, 第9、14组的3d抗压强度达到60MPa以上, 综合考虑成本因素, 采用碱含量较低。抗压强度最高的配合比:碱含量:12%, 水料比0.32, 水玻璃模数为1.2, 其3d抗压强度达66.3 MPa, 后续试验中胶凝材料采用此配比。
3.2 凝结时间的调整
要保证地聚合物泡沫混凝土的稳定性, 除了提高泡沫本身的稳定性, 还要缩短胶凝材料的初凝时间, 初凝与终凝时间差也要尽量缩短, 使气泡稳定在体系中。
据文献[4], 当钙离子与碱金属离子共同参与土聚反应时, 地聚合物有可能以更快的速度产生凝结与硬化。在偏高岭土基地聚合物中加入氢氧化钙, 其强度随氢氧化钙含量增大而出现先增大后减小的趋势[5]。由此选用Ca O调节凝结时间, 结果如表4所示。
参照文献[6], 水泥基泡沫混凝土对凝结时间的要求, 初凝时间不迟于1h, 初凝与终凝时间差一般为1~2h, Ca O的最佳掺量6%。由表5也可以看出生石灰掺量对抗压强度的影响, 随着石灰掺量的增加, 地聚合物泡沫混凝土的抗压强度总体趋势是增长的, 综合考虑凝结时间和抗压强度, 石灰的最佳掺量为6%。另考虑到温度对凝结时间的影响, 石灰的掺量还应根据环境温度的变化作适当调整。
3.3 泡沫剂类型的影响
泡沫剂的种类不同, 泡沫用水量比、起泡力、泡径等性能不同, 从而影响到制品的性能。试验在采用三种不同类型的发泡剂, 并对泡沫的均匀性、用水量比、泌水率, 试件外观、试件断面以及泡沫与胶凝材料的相容性做了比较, 如表5所示。
结果表明, 发泡剂性能以发泡剂C最佳, 发泡剂B次之, 发泡剂A性能最差。发泡剂C发泡能力强, 泡沫孔径小, 细腻稳定, 但实验发现其消泡现象明显, 消泡速度快, 导致塌模, 并出现大量的大孔, 说明发泡剂与胶凝材料的相容性差。植物蛋白类发泡剂不宜用于碱激发偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土, 发泡剂与胶凝材料发生反应, 导致消泡速度快而塌模, 因此选用泡沫孔径小、与胶凝材料相容性良好的发泡剂B。
3.4 泡沫体积掺量的影响
泡沫的体积掺量是影响泡沫混凝土密度的关键因素, 要配制相应密度等级的泡沫混凝土, 首先要摸索强度与密度之间的对应关系。本文中泡沫掺量以泡沫与胶凝材料浆体的体积比值计量。选用与胶凝材料相容性良好的发泡剂B, 并分别以胶凝材料浆体体积1~4倍体积掺量混入, 用FV表示。偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土密度和3d抗压强度如图1所示。在制备工艺一致的情况下, 混凝土的密度随着泡沫掺量增加而减小, 抗压强度也随之呈现出减小的趋势, 遵循强度与密度关系的一般规律。
3.5 粉煤灰部分取代对抗压强度影响
为改善地聚合物泡沫混凝土的性能, 将废渣资源化, 试验采用粉煤灰部分取代偏高岭土, 找出最佳取代量。泡沫混凝土设计密度为600~700kg/m3, 由图1泡沫掺量选用3.0FV~3.5FV, 粉煤灰的掺量0~20%。据图2, 掺入粉煤灰后, 泡沫混凝土的3d抗压强度随密度变化规律不明显。当粉煤灰掺量为5%时密度最大, 其抗压强度反而较低;粉煤灰掺量为10%, 有利于增加泡沫混凝土的抗压强度;取代量超过10%, 随粉煤灰的掺量增加, 泡沫混凝土的抗压强度降低。因此, 仅考虑抗压强度, 粉煤灰最佳取代量为10%。
3.6 导热系数
在优化的基准配合比上, 粉煤灰掺量10%, Ca O掺量5%, 泡沫体积掺量3FV, 制备获得700kg/m3的偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土, 3d抗压强度为2.44±0.39MPa。地聚合物泡沫混凝土导热系数经测试为0.105W/ (m·K) 。一般密度等级在700~800kg/m3的泡沫混凝土, 热导率范围为0.18~0.22W/ (m·K) [5], 故与同密度等级的泡沫混凝土相比, 采用偏高岭土基地聚合物为胶凝材料的泡沫混凝土的热导率更低, 保温隔热性能具有明显优势。
4 结论
⑴以碱激发偏高岭土作为胶凝材料, 采用物理发泡的方法可制备500~1400kg/m3、抗压强度1.53~30.8MPa的偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土。石灰可用于调节偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的凝结时间;植物蛋白类发泡剂不宜用于碱激发偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土;粉煤灰以10%内掺取代偏高岭土有助于提高泡沫混凝土的早期抗压强度, 取代量超过10%, 3d抗压强度随着掺量增加而降低。
⑵当粉煤灰掺量10%, Ca O掺量5%, 泡沫体积掺量3FV时配制的表观密度为700kg/m3的地聚合物混凝土, 浇筑稳定性好, 抗压强度2.44±0.39MPa, 导热系数0.105W/ (m·K) , 与同密度等级的泡沫混凝土相比, 具有更好的保温隔热性能。
摘要：本文以碱激发偏高岭土为胶凝材料, 采用物理发泡的方法, 制备了5001400kg/m3、3d抗压强度为1.530.8MPa偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土。首先采用正交试验分析碱含量、水料比, 水玻璃模数对偏高岭土基地聚合物抗压强度的影响, 优化胶凝材料配合比。再使用石灰调节凝结时间, 并主要研究了泡沫剂种类、泡沫体积掺量等对泡沫混凝土性能的影响。其中, 密度等级为700kg/m3偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土导热系数仅为0.105W/ (m·K) , 抗压强度可达2.44±0.39MPa, 与同密度等级的泡沫混凝土相比, 具有更好的保温隔热性能。
关键词：偏高岭土,地聚合物,泡沫混凝土
参考文献
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