MPS聚合物改性水泥公路混凝土的若干耐久性能的研究

胡绍兰 张青林 刘月君

(1.河北建筑工程学院,河北 张家口 075000;2.承德市统建建筑有限责任公司，河北 承德 067000)

0 引 言

作为在建筑工程中用量最大、用途最广泛的建筑材料—混凝土，其耐久性能逐渐成为我们关心的最重要的指标之一.混凝土的耐久性是指在正常维护的条件下，在设计使用的年限内，在指定的工作环境中，不需要额外的费用进行维修加固处理而具有保证建筑物结构满足规定的功能要求，即长期保持强度和外观完整性，以及保证使用性和安全性的能力.主要表现在抗渗性、耐磨性、抗化学腐蚀性、中性化及与钢筋腐蚀性等性能.同时作为常处恶劣环境条件的基础设施公路工程等项目，因为混凝土的耐久性不足而导致的结构性能劣化，安全性能降低，返修率增大，使用性降低等等缺点，不仅仅需要投入大量的资金和人力进行维修，导致公路工程长期成本无限增加，严重时还会产生安全事故.

今天，美国100%的桥面混凝土以及相当一部分路面混凝土均采用聚合物改性水泥混凝土，路用性能极大改善，耐久性能提高，返修率降低.我国聚合物改性混凝土发展较晚，但是随着化工行业蓬勃发展，新材料，新工艺，新技术不断创新，为我国研究聚合物改性水泥混凝土路面提供里有利的条件.本研究在理论设计与试验室试验结合的基础上，对河北省北方地区路面工程应用情况和改善研究情况作了细致分析及研究，应用甲基丙烯酸甲酯(MMA)及适量酚醛树脂粉末混入普通水泥路面混凝土中，试配(Methyl methacrylate polymer-soluble concrete,以下简称MPS)，对现有普通路面混凝土进行改善和提高.

1 试验设计

1.1 试验设计

依据《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30-2005)及我国建筑行业对聚合物改性混凝土的最新规范，以P=0%、2.5%、5%、7.5%和10%掺入普通水泥混凝土中并掺入适量发泡剂等外加剂，对该聚合物改性水泥混凝土的抗渗性、耐化学腐蚀性、中性化性能、干缩性、湿缩性及抗冻融破坏性进行测试.

1.2 试验材料

试验选用材料为河北省张家口市张北县产42.5#普通硅酸盐水泥；级配细骨料为模数2.8河砂(含水率1.4%)；级配粗骨料为人工轧制花岗岩碎石，级配度良好；聚合物乳液选用甲基丙烯酸甲酯(MMA)及酚醛树脂粉，级配2∶1；采用萘系减水剂；有机硅类消泡剂；自来水为拌合用水.

1.3 配合比设计

表1 试验配合比表及坍落度

2 试验结果

2.1 抗渗透性试验结果

28 d标准养护后，100℃烘箱干燥2d后称重，后浸入水中2 d后称重，测量重量变化，结果见图1.

图1 MPS双掺聚合物改性混凝土抗渗透性测试

2.2 耐化学腐蚀性试验结果

将各个配比的试样放在5%HCL溶液，5%NaCL溶液、5%Na2SO4溶液和5%H2SO4的混合溶液中浸泡14 d、30 d、60 d、90 d、120 d后的抗压强度.

图2 MPS双掺聚合物改性混凝土耐化学腐蚀性测试

2.3 中性化性能测试结果

图3 MPS双掺聚合物改性混凝土中性化测试

2.4 干缩性测试结果

表2 干缩性能测试(X10-6)

2.5 温缩测试结果

表3 温缩性能测试(X10-6)

2.6 抗冻融循环破坏测试(300次)

图4 MPS双掺聚合物改性混凝土康冻融循环破坏测试

3 测试结果分析

(1) 随着聚合物比率逐渐增大，对混凝土孔隙率改善效果越好，混凝土自身密实度进一步增强.当P=5%以上时，增强比率增长率变缓.

(2) 聚合物的掺入量对聚合物改性混凝土耐化学腐蚀性做到了5%～70&的改善，尤其是抵抗盐酸溶液及盐酸盐溶液腐蚀的时候，增长率明显好于抵抗硫酸溶液及硫酸盐腐蚀溶液，当P=7.5%～10%时，该结构构件可以完全抵抗低浓度盐溶液腐蚀.

(3) 随着聚合物掺入量的增加，抗碳化的中性化性能逐步得到改善，最高可以得到350%以上的增长，但是当P=7.5%以上时候，改善的增长率降低到最低.

(4) 干缩性能测试及温缩性能测试显示，聚合物的掺入比率对聚合物改性混凝土的干缩性能改善率可达18.2%，但是温缩变化对于聚合物的掺入，并没有明显的提高.

(5) 聚合物的掺入量对于混凝土抗冻融破坏性能有极大的改善，当P小于7.5%时，可以得到超过50%以上的强度损失负增长，当P=10%，改善效果并不突出.

4 结 论

MPS双掺聚合物改性公路混凝土，当P=7.5%～10%的时候，可以最大提高聚合物改性公路混凝土的抗渗性能470%，改善混凝土内构造的孔隙，增大混凝土密实性；随着聚合物含量的增加，混凝土的耐化学腐蚀性得到极大改善，其中耐盐酸盐腐蚀性改善率为670%；聚合物的掺入量可以改善混凝土的干缩性能及耐冻融破坏性能，极大提高混凝土的耐久性.

参 考 文 献

[1]肖力光，李海军，焦长军，徐炳范.新型环氧树脂乳液改性水泥砂浆性能的研究[J].<混凝土>，2006：205(11)：4648

[2]Palomo,A Macllas,A,Blanco,M.T.et al.1992.Physical chemical and mechanical characterisafion of geopolylner.Proceedings of the 9tb International Congress on the Chemistry of Cement．：505·511

[3]Van Jaarsveld,J.GS，Van Deventer,J.S.J Schwartzmana A.1999.The potential ll of geopoly meric materials to immobilise toxic metals.Part II.Material and leaching characteristics.Minerals Engineering12：75～91

[4]Van Jaarsveld, J.G.S.，Van Deventer,J.SJ Lorenzen，L.1998.Factors affecting the immobilision of metals in geopolymerized fly ash.Metallurgical and Materials Transactions B.29B：283～291

[5]梁乃兴著，《聚合物改性混凝土》[M].北京科学技术文献出版社.1995.12

[6]吕金环，左文才，宋建华,等.聚合物混凝土概论[J].山东建材，2000年，第2期：1～2

[7]买淑芳著.混凝土聚合物复合材料及其应用[M].北京：科学技术文献出版社，1996.12