聚合物混凝土083.pptx
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1、聚合物混凝土的定义聚合物混凝土的定义聚合物混凝土复合材料简称为聚合物混凝土,主要分为三大类别。第1页/共60页聚合物混凝土的分类聚合物混凝土的分类(1 1)聚合物混凝土()聚合物混凝土(Polymers Concrete Polymers Concrete 简称简称PC)PC)只用聚合物作胶结材料的混凝土 也称为树脂混凝土.第2页/共60页聚合物混凝土的分类聚合物混凝土的分类(2 2)聚合物改性混凝土()聚合物改性混凝土(Polymer Modified Concrete Polymer Modified Concrete 简称简称PMCPMC)是以水泥和聚合物共同作为胶结材料与骨料结合而成的
2、混凝土,掺加的量比一般的外加剂要多。在上述的聚合物混凝土和聚合物水泥混凝土中,当不用粗骨料时,称为砂浆或灰浆。第3页/共60页聚合物混凝土的分类聚合物混凝土的分类(3 3)聚合物浸渍混凝土()聚合物浸渍混凝土(Polymer Impregnated Concrete Polymer Impregnated Concrete 简称简称PICPIC)是将聚合物、予聚体等浸渍到已水化硬化的混凝土空隙中、再经聚合等步骤使水泥混凝土与聚合物成为一个整体。第4页/共60页聚合物混凝土的发展历史聚合物混凝土的发展历史 在水泥问世以后,人们发现,水泥制品坚固耐压,可以随心所欲地做成各种形状,这是它的优点。然而
3、水泥制品凝结以后容易收缩,造成细小的裂缝是它的缺点。法国一名泥瓦匠在水泥中掺加了一些牛和羊的血,凡经他粉刷的地窖无一发生渗水现象。第5页/共60页聚合物混凝土的发展历史聚合物混凝土的发展历史n19231923年,年,CressonCresson获得第一个方面的专利,用天然获得第一个方面的专利,用天然胶乳改性道路材料胶乳改性道路材料,水泥作为填料使用。水泥作为填料使用。n19241924年,年,LefebureLefebure的专利是现代意义的聚合物混的专利是现代意义的聚合物混凝土凝土n2020世纪世纪5050年代,美国就开始聚合物混凝土(年代,美国就开始聚合物混凝土(PCPC)的)的商业应用商
4、业应用n6060年代中期,美国对聚合物浸渍混凝土(年代中期,美国对聚合物浸渍混凝土(PICPIC)开)开始研究始研究n7070年代,年代,PCPC用于修复波特兰水泥混凝土构件,主要用于修复波特兰水泥混凝土构件,主要是公路和桥梁是公路和桥梁n19711971年,美国混凝土协会下面成立了一个年,美国混凝土协会下面成立了一个Polymers in ConcretePolymers in Concrete委员会,即委员会,即548548委员会,从委员会,从事聚合物混凝土材料方面的组织工作。事聚合物混凝土材料方面的组织工作。n我国的聚合物混凝土研究始于我国的聚合物混凝土研究始于7070年代后与世界同步年
5、代后与世界同步n20002000年,东亚混凝土聚合物国际会议在同济大学召年,东亚混凝土聚合物国际会议在同济大学召开开第6页/共60页第7页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)在聚合物混凝土中,用作胶结材料的聚合物组分最终全部参与固化反应,因而聚合物混凝土中没有连通的毛细孔,使得聚合物混凝土抗渗透没有连通的毛细孔,使得聚合物混凝土抗渗透性比水泥混凝土高得多性比水泥混凝土高得多,因而具有优良的耐久性(包括耐水、耐冻融、耐腐蚀等)。第8页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)此外,聚合物混凝土的强度发展也比普通水泥混凝土快得多,可普通水泥混凝土快得多,可以在常温和低温下固化。一般来说,
6、以在常温和低温下固化。一般来说,24 h24 h的强度可以达到最终强度的的强度可以达到最终强度的8080,而且抗拉、抗折和抗压强度都很高。第9页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)此外,聚合物混凝土的强度发展也比普通水泥混凝土快得多,可普通水泥混凝土快得多,可以在常温和低温下固化。一般来说,以在常温和低温下固化。一般来说,24 h24 h的强度可以达到最终强度的的强度可以达到最终强度的8080,而且抗拉、抗折和抗压强度都很高。第10页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)第11页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)第12页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)第13
7、页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)第14页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)在美国,在美国,PCPC的建筑幕墙板和的建筑幕墙板和地下的公用设施构件已经用了地下的公用设施构件已经用了3030多多年了,其使用性能看上去仍丝毫没年了,其使用性能看上去仍丝毫没有降低。有降低。第15页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)的应用)的应用第16页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)的应用)的应用第17页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)的应用)的应用第18页/共60页修复后的大桥桥面第19页/共60页PBMPBM聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用聚合物混凝
8、土在修补水闸水下冲坑中的应用 陶家路闸是余姚向北排涝出海的中型水闸。陶家路闸是余姚向北排涝出海的中型水闸。水闸总净宽水闸总净宽2020米,分米,分5 5孔,每孔孔,每孔4.0 4.0 米米,闸下设闸下设有一级消力池,有一级消力池,19921992年年5 5月投入运行。月投入运行。7.9;7.9;大洪大洪水,平均雨量水,平均雨量359 mm,359 mm,陶家路闸连续排涝,最大陶家路闸连续排涝,最大排涝量排涝量260 m/s260 m/s,排涝后检查发现,水闸陡槽,排涝后检查发现,水闸陡槽段有段有2 2处混凝土遭受严重冲刷,有处混凝土遭受严重冲刷,有3 3条条6.06.0米的裂米的裂缝,闸底与消
9、力池联接处多处小范围冲刷,冲缝,闸底与消力池联接处多处小范围冲刷,冲刷部位最民达刷部位最民达3.0 3.0 米,冲坑深米,冲坑深0.3 0.3 米、宽米、宽0.5-0.5-0.8 0.8 米米,局部局部IFIF水铜片裸露,及撕裂,多处底部水铜片裸露,及撕裂,多处底部冒水,严重影响了水闸安全。冒水,严重影响了水闸安全。第20页/共60页PBMPBM聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用 当世正值卞汛期,如果不及时修复,势必会影响启闸排涝。由于冲当世正值卞汛期,如果不及时修复,势必会影响启闸排涝。由于冲刷部位处于潮位影响区,要求修补材料具有凝结时间快、强度高、
10、抗冲刷,刷部位处于潮位影响区,要求修补材料具有凝结时间快、强度高、抗冲刷,能水下施上作业,经过多种方案比选,确定采用能水下施上作业,经过多种方案比选,确定采用PBM-7PBM-7树脂配制树脂配制PBMPBM聚合聚合物混凝土作为修补冲坑的材料,经过物混凝土作为修补冲坑的材料,经过7 7天的候潮施工,终于全部修复。天的候潮施工,终于全部修复。第21页/共60页PBMPBM聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用 PBM聚合物配料,砂以粗砂为宜,骨料要干燥,石子的直径在砂以粗砂为宜,骨料要干燥,石子的直径在20mm20mm,粉料采用粉料采用42.542.5级普通硅
11、酸盐水泥。石子和砂都要干燥,否则会影响级普通硅酸盐水泥。石子和砂都要干燥,否则会影响PBMPBM聚合聚合物混凝土的强度。在物混凝土的强度。在PBMPBM聚合物混凝土浇筑前,需清除基而的污泥及松动混聚合物混凝土浇筑前,需清除基而的污泥及松动混凝土凝土。第22页/共60页PBMPBM聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用聚合物混凝土在修补水闸水下冲坑中的应用 PBM聚合物混凝土具有固化快、旱期强度高、粘结力强,可在水下或潮湿条件下施工等特点。PBMPBM聚合物混凝土的塌落度可聚合物混凝土的塌落度可由树脂的用量来调节;固化时间一般控制在由树脂的用量来调节;固化时间一般控制在30-60 min,30-
12、60 min,促进剂和引发剂用量为促进剂和引发剂用量为1%1%一一4%4%。工程中选用该材料修补水闸消力池底板冲坑,通过精心施工,较好地修复了水底板,经过多年的运行考验,修补而粘结牢固,效果良好。第23页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PCPC)用于修复葛洲坝排水闸)用于修复葛洲坝排水闸 PC非常成功地用于葛洲坝排水闸的修补工程中,在水头20-30m,流速达14-22m的含砂和砾石的水流作用下,经过几年后,水闸就被严重地冲刷和磨损。PC由不饱和聚醋树脂作粘结剂,环己酮过氧化物作固化剂或促凝剂以及集料组成。修补4年后进行观察,发现在修补处,PC与旧混凝土的粘结非常牢固,修补层完好无损。第2
13、4页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)的应用)的应用第25页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)的应用)的应用环氧树脂耐磨砂浆地面第26页/共60页聚合物混凝土(聚合物混凝土(PC)的应用)的应用第27页/共60页聚合物改性混凝土(聚合物改性混凝土(PMCPMC)聚合物改性混凝土(PMC)制作工艺与普通混凝土相似,在加水搅拌时掺入一定量的有机物及其辅助剂,经成型、养护后,其中的水泥与聚合物同时固化而成。聚合物掺加量一般为水泥重量的 520。使用的聚合物一般为合成橡胶乳液,如氯丁胶乳(CR)、丁苯胶乳(SBR)、丁腈胶乳(NBR);或热塑性树脂乳液,如聚丙烯酸酯类乳液(PAE)
14、、聚乙酸乙烯乳液(PVAC)等。此外环氧树脂及不饱和聚酯一类树脂也可应用。第28页/共60页聚合物改性混凝土(聚合物改性混凝土(PMCPMC)聚合物改性机理概聚合物改性机理概述述 以乳液形式掺加到水泥混凝土中的聚合物,在水泥混凝土搅拌均匀后,聚合物乳液颗粒会相当均匀地分散在水泥混凝土体系中。形成水泥基的复合材料。随着水泥的水化,体系中的水不断地被水化水泥所结合,乳液中的聚合物颗粒会相互融合连接在一起。随着水分的不断减少,聚合物在水泥混凝土中形成结构。Ohama给出了这种结构形成过程的模型,并把这一结构形成过程分为三个阶段 第29页/共60页聚合物改性混凝土(聚合物改性混凝土(PMCPMC)聚合
15、物的影响聚合物的影响 当聚合物在水泥浆体、水泥砂浆和混凝土中交织成网状胶膜,聚合物一方面起到增韧的作用,主要表现在抗折强度提高,抗压强度降低,劈裂强度和粘结强度提高等;另一方面起到提高耐久性能的作用,主要表现在抗渗性能提高,耐磨性能提高和干缩率降低等.第30页/共60页聚合物改性混凝土(聚合物改性混凝土(PMCPMC)聚合物改性机理概述聚合物改性机理概述 其一:聚合物主要以空问三维连续网状结构相当于“微纤维”,从而增强水泥浆体基体,抵抗裂纹扩展,提高了抗折强度;第31页/共60页聚合物改性混凝土(聚合物改性混凝土(PMCPMC)聚合物改性机理概述聚合物改性机理概述 其二:聚合物乳液中大量的表面
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