第二十一讲 高分子聚合物改性水泥混凝土
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聚合物水泥混凝土介绍导读:早在1920年,国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆,后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂,对水泥砂浆及混凝土进行改性。
1974年第六届国际水泥化学会…早在1920年,国外曾以天然橡胶胶乳配制水泥砂浆,后逐步又用合成橡胶、合成树脂的各种乳液作为外加剂,对水泥砂浆及混凝土进行改性。
1974年第六届国际水泥化学会议首次讨论了关于聚合物水泥的化学作用过程。
1981年在日本召开的第三届聚合物水泥的国际会议上将聚合物水泥列为独立研究方向。
我国采用聚合物研制化学注浆材料始于20世纪50年代,当时开发的品种有甲凝、丙凝、酚醛树脂、环氧树脂,以及不饱和聚酯等,并于60年代在水电、交通、煤炭、建筑等方面进行工程实践,取得了成功。
70年代我国开发聚合物水泥材料无论从品种上、还是数量上均有大幅度提高,相继有聚乙烯醇缩甲醛(107胶)、聚醋酸乙烯乳液(白乳胶)、氯丁橡胶、丙烯酸醋等问世。
随着我国高分子化学工业的发展,80年代末期至90年代初期,我国在聚合物水泥方面的研究和实践有更大发展,聚合物混凝土及聚合物水泥砂浆在建筑工程中被大量采用,并获得优异效果。
聚合物加入混凝土或砂浆中,其形成的弹性网膜将混凝土、砂浆中的孔隙结构填塞,并经化学作用加大了聚合物同水泥水化产物的粘结强度,从而有效地对混凝土和砂浆进行改性。
不仅增加了混凝土和砂浆的抗压强度,还使抗拉强度和抗弯强度获得较大提高,增强混凝土和砂浆的密实度,减少了裂缝,因而使抗渗性获显著提高,且增加了适应变形的能力,适用于地下建(构)筑物防水,以及游泳池、水泥库、化粪池等防水工程。
如直接接触饮用水,例如贮水池,应选用符合要求的聚合物。
从发展前景以及提高防水工程质量的角度来看,其潜能和作用不可低估。
1.材料要求(1)水泥按本章17-1-1-2节的要求选用水泥。
(2)聚合物用于水泥材料的聚合物分为三类:1)水溶性聚合物分散体,包括:橡胶胶乳——天然橡胶胶乳、合成橡胶胶乳;树脂乳液——热塑性及热固性树脂乳液、沥青质乳液;混合分散体——混合橡胶、混合乳胶。
聚合物混凝土是由混凝土和高分子聚合物材料有效结合而制成的有机无机复合材料。
聚合物混凝上可分为三大类,即聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土以及树脂混凝土。
从微观的角度看,由于普通混凝土属于多孔结构物质,其内部分布着大量的毛细孔隙及细微裂缝,这些孔隙与裂缝是混凝土的薄弱环节,将导致混凝土拉伸、弯曲强度较低,而且混凝土的抗渗、抗冻融、耐腐蚀性能也与其密实度即孔隙状况密切相天。
而聚合物混凝土则可比较有效地克眼普通混凝土的上述缺陷。
聚合物浸渍混凝土是将已经成型、硬化的混凝土,经干燥和真空处理后,浸渍在高分子聚合物的液态单体中,然后用辐射、加热或化学方法,使渗入到混凝土内部孔隙中的单体聚合,生成坚硬的玻璃状聚合物,并与混凝土基体紧密结合。
形成低孔隙率、高密实度、高强度、高抗渗性、耐腐蚀、耐磨并抗冻融的复合材料。
聚合物浸渍混凝土性能优良,但价格较高,阻碍了其更为广泛的直用。
树脂混凝土是用液态聚合物代替水泥作为胶结材料.和普通混凝土用的粗、细集料混合而成的复合材料。
作为胶黏剂的聚合物通常用热固性树脂、(如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、丙烯酸环氧、聚氮基甲酸酯及酚醛树脂等)、焦油改性树脂(如焦油环氧树脂、焦油尿醛树脂等)、沥青及其改性物(如沥青、环氧沥青、橡胶沥青等)以及乙烯单体等。
这些液态胶结料聚合物中还需加入一定量的外加剂,以使液态树脂转化为固态并改善施工性能。
树脂混凝土通常还加入水泥、石英粉、滑石粉、碳酸争与粉等作为填料以增加强度。
树脂混凝土具有优异的抗渗、抗冻、耐腐蚀性能,强度、抗冲击、耐磨性能也很好,可用于建筑物的地下、屋面防水层及预埋锚栓、修补混凝土裂缝等场合,树脂混凝土目前价格也较贵。
故也限制了其更广泛的应用。
聚合物水泥混凝土是在普通混凝土拌合物中加入聚合物,以聚合物与水泥共同作胶结材料,将粗、细骨料黏合为一体而成的复合材料。
聚合物水泥混凝土比普通混凝土有较高的密实度和强度,其抗渗、耐腐蚀及耐磨性能也有相应的提高。
聚合物混凝土特点及用途聚合物混凝土是一种由水泥、砂、骨料和聚合物改性剂等原料混合而成的混凝土材料。
它具有许多优点,因此在建筑、交通、水利等领域被广泛应用。
聚合物混凝土具有优异的耐久性。
由于聚合物改性剂的添加,聚合物混凝土具有较高的抗渗性和耐化学腐蚀性,能够有效地防止水分和化学物质的侵入,从而延长混凝土的使用寿命。
聚合物混凝土具有较高的抗裂性能。
聚合物改性剂能够改善混凝土的抗裂性能,减少开裂的可能性。
这对于一些需要承受较大变形或受到温度影响较大的结构来说尤为重要,如大型水利工程、高速公路等。
聚合物混凝土还具有较高的抗冻性。
在寒冷地区,由于冻融循环的影响,普通混凝土容易出现开裂和破损。
而聚合物混凝土通过添加聚合物改性剂,能够有效提高混凝土的抗冻性能,减少冻融损伤。
聚合物混凝土还具有较好的施工性能。
由于聚合物改性剂的添加,聚合物混凝土的流动性和可塑性得到了提高,便于施工操作。
与传统混凝土相比,聚合物混凝土的施工过程更加简便、高效。
除了以上特点,聚合物混凝土还具有良好的环保性能。
在生产过程中,聚合物改性剂能够减少对环境的污染。
而且,聚合物混凝土的使用寿命较长,减少了对资源的消耗。
根据聚合物混凝土的特点,它在各个领域都有广泛的应用。
在建筑领域,聚合物混凝土可以用于制作各种建筑构件,如楼板、梁柱、墙体等。
由于其耐久性好、抗裂性能强,能够提高建筑物的稳定性和安全性。
在交通领域,聚合物混凝土可用于修建各类道路、桥梁和隧道。
由于其抗冻性好、耐久性强,能够在恶劣的气候条件下保持良好的使用性能。
在水利领域,聚合物混凝土可用于修建水库、渠道、堤坝等水利工程。
由于其抗渗性好,能够有效防止水分渗透,提高水利工程的稳定性和安全性。
聚合物混凝土还可以应用于地下工程、海洋工程、电力工程等领域。
由于其特殊的性能,能够满足特殊工程的需求。
聚合物混凝土具有耐久性好、抗裂性能强、抗冻性好、施工性能好、环保性能好等特点,并且在建筑、交通、水利等领域有广泛的应用前景。
聚合物水泥混凝土的研究现状摘要:普通混凝土是一种典型的脆性材料,存在着材质不均匀、拉压比小、干缩明显、耐久性不强的缺点。
聚合物可以明显改善混凝土的力学性能、柔韧性和耐久性等。
本文介绍了聚合物混凝土的研究现状,阐述了聚合物对混凝土的改性机理,列举了聚合物混凝土目前存在的问题,并对聚合混凝土的发展进行了总结和展望。
关键词:聚合物;聚合物混凝土;改性机理引言普通的水泥混凝土属于脆性材料,孔隙多而且不规则,内部结构不均匀、干缩变形大。
这极大地影响了水泥混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化等耐久性。
人们在使用混凝土的过程中对其进行了诸多改良,进而出现了钢筋混凝土、纤维混凝土和聚合物混凝土等。
聚合物混凝土是指在混凝土搅拌过程中将高分子聚合物掺入到水泥混凝土中而形成的一种有机复合材料。
与普通混凝土相比,聚合物混凝土具有抗渗性及抗冻性突出、耐磨、抗冲击、干缩较小、后期强度强度高、浇筑时流动性好、成品表面光滑、与普通水泥混凝土粘结强度高等优点。
1 国内外研究现状聚合物混凝土作为一种性能优良的复合材料,得到了世界各国的重视,得以快速发展。
1923 年英国工程师Cressons首创用天然橡胶乳液改善水泥混凝土路面的使用性能。
1924年英国工程师Lefebure用聚合物改善水泥混凝土的使用性能。
1930 年后随着塑料在水泥混凝土中的应用,人们开始注重人工聚合物对水泥混凝土性能的改进作用,从此开启了聚合物水泥基复合材料的研究时代。
美国、苏联、德国、日本等国家从1950年开始便对聚合物混凝土进行了广泛而系统的试验研究。
目前德国已经将聚合物混凝土普遍应用于工业建筑、建筑装饰、建筑结构修复、电力设备基础、混凝土制品等方面。
1970年以后聚合物改性混凝土在日本已经成为重要的建筑材料。
建筑装饰、混凝土防护、混凝土修复、混凝土构件预制等领域均已大面积采用聚合物改性混凝土。
目前日本已经制订了聚合物混凝土的相关标准。
1980年之前由于化工行业一直比较薄弱,我国从1980年后才对聚合物混凝土的力学性能、耐久性进行大规模的试验研究,但是对聚合物混凝土的改性机理的研究不多。
高分子材料在水泥混凝土中的应用研究高分子材料在水泥混凝土中的应用研究摘要:效能的高分子涂料材料越来越广泛地应用于交通、人民家居、污水治理与建筑等领域。
而在这部分涂料材料中,有一部分的对水泥混凝土有极强的作用,与水泥混凝土制品的生产加工工艺密切相关。
作为净水过滤材料、处理废气的活性材料、催化剂与吸附剂等多种用途,高分子材料对改善水泥混凝土的物理性能、力学性能和化学性能起到了关键性作用。
本文主要讨论了高分子材料在水泥混凝土中的应用、关键技术以及展望,为高分子涂料材料的研究与开发提供了理论基础与实验依据。
关键词:高分子材料,水泥混凝土,物理性能,力学性能,化学性能1. 引言高分子材料是一种由大分子聚合物构成的材料,它们有着良好的化学稳定性、力学性能和加工性能,因此在许多领域都有广泛的应用。
水泥混凝土是一种常见的建筑材料,广泛应用于建筑、交通、水利和环境工程等领域。
然而,传统的水泥混凝土在力学性能、物理性能和耐久性方面存在一些问题。
因此,将高分子材料引入水泥混凝土中,可以改善其性能,提高其耐久性和使用寿命。
2.高分子材料在水泥混凝土中的应用2.1 高分子材料的选择高分子材料的种类繁多,根据水泥混凝土的需求,需要选择具有合适性能的高分子材料。
常用的高分子材料包括聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚酯等。
根据水泥混凝土的需求,例如增强强度、提高耐久性或改善施工性能,可以选择不同类型的高分子材料。
2.2 高分子材料的添加方法高分子材料的添加方法有两种:一种是作为填料添加,另一种是作为涂层材料添加。
作为填料添加的高分子材料,可以直接添加到水泥混凝土的原料中,与水泥、砂子和骨料一起进行搅拌。
这种方法可以增加混凝土的强度和耐久性。
例如,在高层建筑中使用聚丙烯酸酯作为填料添加剂,可以提高混凝土的抗裂性能。
作为涂层材料添加的高分子材料,可以在水泥混凝土表面形成一层保护膜,起到防水、抗碱、抗冻和耐久性等作用。
例如,在水利工程中,可以在水泥混凝土上涂一层聚合物涂料,提高水泥混凝土的防水性能。
聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土,亦称聚合物改性混凝土,是在普通混凝土的拌合物中加入聚合物而制成的性能明显改善的复合材料。
聚合物的使用方法与混凝土外加剂一样,可将它们与水泥、骨料、水一起进行搅拌。
采用现有普通混凝土的设备,即能生产聚合物水泥混凝土。
一,聚合物水泥混凝土的原材料:1.聚合物:1.1聚合物水泥混凝土所用的聚合物总体可分三类:1.1.1聚合物水分散体,即乳胶,是应用最广泛的一种。
1.1.2水溶性聚合物,如纤维素衍生物、聚丙烯酸盐、糠醇等。
1.1.3液体聚合物,如不饱和聚酯、环氧树脂等。
1.2在水泥中掺加的聚合物与水泥具有良好的适应性,应满足:1.2.1水泥的凝结硬化和胶结性能无不良影响;1.2.2在水泥的碱性介质中不被水解或破坏;1.2.3对钢筋无锈蚀作用。
2.助剂:2.1稳定剂:水泥溶出的多价离子(指Ca〃、AF+)等因素,往往使聚合物乳液产生破乳,出现凝聚现象,使聚合物乳液不能在水泥中均匀分散。
通常需加入适量稳定剂,如0P型乳化剂、均染剂102、农乳600等。
2.2消泡剂:聚合物乳液和水泥拌合时,由于乳液中的乳化剂和稳定剂等表面活性剂的影响,通常在搅拌过程中产生许多小泡,凝结后混凝土的孔隙率增加,强度明显下降。
因此,必须添加适量的消泡剂。
消泡剂的选择应注意:①化学稳定性良好;②表面张力较消泡介质低;③不溶于被消泡介质中。
此外,消泡剂还应具有良好的分散性、破泡性、抑泡性及碱性。
常用的消泡剂有:①醇类消泡剂,如异丁烯醇、3-辛醇等;②脂肪酸酯类消泡剂,如甘油(三)硬脂酸异戊酯等;③磷酸酯类消泡剂,如磷酸三丁酯等;④有机硅类消泡剂,如二烷基聚硅氧烷等。
消泡剂的针对性非常强,必须认真试验选择。
工程实践证明,通常多种消泡剂复合使用,可达到较好的效果。
2.3抗水剂:对于耐水性较差的聚合物,如乳胶树脂及其乳化剂、稳定剂,使用时尚需加抗水剂。
2.4促凝剂:乳胶树脂等聚合物掺量较大时,会延缓聚合物水泥混凝土的凝结,可加入促凝剂促进水泥的凝结。
混凝土中高分子材料应用技术探讨混凝土作为一种常见的建筑材料,在建筑领域中应用广泛。
为了提高混凝土的性能和使用寿命,人们开始探索在混凝土中添加高分子材料的应用技术。
高分子材料具有优异的力学性能、耐久性以及其他特殊功能,可以有效改善混凝土的性能。
本文将深入探讨混凝土中高分子材料的应用技术。
1. 高分子材料在混凝土中的应用概述混凝土中添加高分子材料可以显著改善其力学性能、耐久性和施工性能。
常见的高分子材料包括聚丙烯纤维、聚合物改性剂和高分子膨胀剂等。
聚丙烯纤维可以提高混凝土的抗裂性能,聚合物改性剂可以提高混凝土的强度和耐久性,高分子膨胀剂可以改善混凝土的收缩性能。
2. 高分子材料的力学性能对混凝土性能的影响高分子材料的力学性能对混凝土的力学性能有重要影响。
添加聚丙烯纤维可以显著提高混凝土的韧性和抗裂性能。
聚合物改性剂可以提高混凝土的抗压强度和抗折强度。
在选择高分子材料时应该考虑其力学性能与混凝土的性能要求相匹配。
3. 高分子材料对混凝土耐久性的影响混凝土的耐久性是指其在不同环境条件下的抗侵蚀和耐候性能。
添加适量的高分子材料可以显著改善混凝土的耐久性。
聚丙烯纤维可以提高混凝土的抗冻融性能,聚合物改性剂可以提高混凝土的耐化学侵蚀性能。
在不同的使用环境下选择合适的高分子材料是提高混凝土耐久性的关键。
4. 高分子材料对混凝土施工性能的影响混凝土的施工性能包括浇筑性能、流动性能和自密实性能等。
高分子材料的添加可以改善混凝土的施工性能。
聚丙烯纤维可以提高混凝土的凝结性能和坍落度稳定性。
聚合物改性剂可以改善混凝土的流动性和抗出血性能。
在具体的施工工艺中合适地选择高分子材料可以提高混凝土的施工性能。
5. 高分子材料应用技术的前景和挑战高分子材料在混凝土中的应用技术有着广阔的前景,可以满足不同使用环境下混凝土的性能要求。
然而,高分子材料的应用也面临一些挑战。
在高分子材料的选择和掺量确定方面需要进行更多的研究和实践。
高分子材料的成本也是一个需要考虑的因素。
聚合物混凝土聚合物混凝土是一种采用聚合物材料作为主要粘结剂的新型建筑材料。
它具有较高的抗压强度、耐久性和耐化学腐蚀性能,被广泛应用于各种建筑结构和基础工程中。
本文将探讨聚合物混凝土的成分、性能及其在建筑领域中的应用。
一、成分聚合物混凝土的主要成分包括水泥、粗骨料、细骨料、聚合物粘结剂和其他辅助掺合料。
水泥是聚合物混凝土的基础材料,起到粘结骨料的作用。
粗骨料和细骨料用于增加混凝土的强度和稳定性。
聚合物粘结剂是聚合物混凝土的关键材料,可分为有机聚合物和无机聚合物两类。
有机聚合物主要有聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯等,而无机聚合物主要有硅酸盐和硅酸酯聚合物。
辅助掺合料包括外加剂、防水剂和防冻剂等,用于改善混凝土的工艺性能和抗性能。
二、性能1. 抗压强度:聚合物混凝土的抗压强度通常比普通混凝土高出20%以上,可达到50MPa以上,适用于承受大荷载和强震区域的建筑结构。
2. 耐久性:由于聚合物粘结剂的添加,聚合物混凝土具有较好的耐久性。
它能够抵抗大气中的酸碱侵蚀、水分侵入、氯离子渗透等腐蚀因素,延长结构的使用寿命。
3. 施工性能:聚合物混凝土具有较好的流动性和可塑性,易于施工和成型。
在施工过程中,能够填充细小空隙,形成均匀的混凝土结构。
4. 热膨胀性:聚合物混凝土的热膨胀系数较低,能够减小结构由温度变化引起的应力。
5. 断裂韧性:聚合物粘结剂具有较好的韧性,使聚合物混凝土在受力过程中能够吸收能量,增加结构的抗震性能。
三、应用聚合物混凝土在建筑领域中具有广泛的应用前景。
1. 结构工程:聚合物混凝土适用于各种建筑结构的施工,如框架结构、板壳结构和悬挂结构等。
其抗压强度和耐久性能使其成为承受大荷载和抗震要求较高的结构材料。
2. 地基工程:聚合物混凝土可用于地基加固和防渗工程。
其优异的抗渗性能能够有效防止地下水渗入,提高地基的稳定性和承载能力。
3. 隧道工程:聚合物混凝土适用于隧道衬砌和涵洞工程。
其耐久性能能够保证隧道和涵洞在恶劣环境中的长期使用。