我国聚合物混凝土的研究现状*

赵昆璞，徐晓沐，毛继泽，刘宗民**（.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 5000；2.黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 50020）



综述与专论 Summarization and Special Comment

我国聚合物混凝土的研究现状*

赵昆璞1，徐晓沐2**，毛继泽1，刘宗民1**
（1.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2.黑龙江省科学院 高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150020）

摘要：聚合物混凝土具有优良的性能，逐步成为一种新型建筑材料，但其成本是普通水泥混凝土的8～20倍，在一定程度上限制了它的推广和使用。阐述了聚合物混凝土的特性，以及目前我国在聚合物混凝土领域的研究现状，并对我国聚合物混凝土的发展提出了一些建议。

关键字：聚合物混凝土；研究现状；建议

引言

聚合物在混凝土中有三种形式，即聚合物混凝土、聚合物改性混凝土和聚合物浸渍混凝土[1]。聚合物混凝土（PC）是由聚合物代替水泥作为胶结材料与集料拌合、浇筑后经养护和聚合而成的一种混凝土。相对于普通混凝土来说，聚合物混凝土的优点就是强度高、密度较小、耐磨损、耐腐蚀、电绝缘性好、耐水性、抗冻性强以及与其他材料粘结性强等，因此它在承载能力和耐久性方面都超过普通混凝土。[2～4]

聚合物改性混凝土（PMC）是指在水泥混合时加入了分散在水中或者可以在水中分散的聚合物材料。它相比于聚合物混凝土而言，由于水泥水化程度的不完全，具有较高的孔隙率，因此会在一定程度上降低材料的抗压强度[5，6]。由于聚合物改性混凝土的孔隙率较大，会导致其后期收缩增加；另外由于材料较大的空隙率，在潮湿的环境下容易吸水膨胀，使聚合物改性混凝土的强度明显下降，大大降低其水稳定性[7]。

聚合物浸渍混凝土（PIC）是指将已经水化的水泥混凝土用聚合物单体浸渍，随后单体在混凝土内部空隙中进行聚合而生成的复合材料。它相比于聚合物混凝土而言，需要的浸渍条件要求较高，生成工艺比较复杂[1]。

聚合物混凝土相比于聚合物改性混凝土和聚合物浸渍混凝土而言，以其较低的孔隙率、较高的抗压强度和较高的水稳定性而得到了国内学者的广泛关注。阐述了聚合物混凝土的特性，以及目前我国在聚合物混凝土领域的研究现状，并对我国聚合物混凝土的发展提出了一些建议。

1　聚合物混凝土的特性

（1）强度高。聚合物胶结料本身强度高，并且胶结材料与骨料之间的黏合力强，因此聚合物混凝土的破坏往往不像水泥混凝土那样发生在骨料和填料之间，而是骨料本身首先发生破坏。所以通常聚合物混凝土的抗压强度、弯曲强度以及拉伸强度远远强于普通混凝土。因此对于许多建筑结构来说，采用聚合物混凝土可使其质量减少到传统水泥混凝土的1/3[4]。

（2）耐久性好。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性比水泥混凝土高得多，因而具有优良的耐久性能[4]。此外，聚合物混凝土中选择的聚合物一般都属于不活泼的化学材料，因此大多数聚合物混凝土都能耐一般的酸、碱、盐和许多有机溶剂的化学腐蚀，所以在一定程度上增加了聚合物混凝土的耐久性。

（3）施工性能好。聚合物混凝土凝固时间短，可以在常温和低温下固化，强度发展比水泥混凝土发展快得多，一般24h的强度可以达到最终强度的80%，因此养护周期大大的缩短，有利于寒冷地区或冬季施工[4]。

（4）粘结性能好。由于聚合物在固化的过程中会形成一种具有较高粘结力的薄膜，这种薄膜可以将填料与聚合物更加牢固地粘结在一起。同时聚合混凝土与水泥混凝土或砂浆、石材、金属、木材等有良好的黏附性，因此是一种优秀的快速修补材料[1]。

（5）环保性能好。由于聚合物混凝土中采用的填料经常是粉煤灰、高炉矿渣、硅灰等工业废料。这样不仅解决了工业废料的处理问题，而且还将其变废为宝改善了混凝土的性能。因此聚合物混凝土的推广有利于节能环保。

（6）生产成本较高。由于聚合物混凝土的胶结完全靠聚合物，聚合物的用量约占混凝土质量的8%左右。因此聚合物混凝土的价格通常是普通混凝土的8～20倍[8]，在一定程度上限制了它的推广和使用。

（7）蠕变较大。聚合物混凝土材料所做构件的蠕变性是采用水泥混凝土材料所做构件蠕变性的2～3倍，并且蠕变应变还会随着聚合物含量的增加而增加[4]。

（8）其他性能。聚合物混凝土具有优良的耐磨性、抗冲击性、减震性能、绝缘性能。同时采用聚合物混凝土材料所做的构件比采用水泥混凝土材料所做的构件具有更好的抗疲劳寿命[4]。

2　国内现状研究

近年来随着建筑结构的复杂性的增加以及国家对建筑节能环保的要求越来越严格。聚合物混凝土以其良好的特性，已经逐步广泛地运用于化学工业、建筑工业、有色冶金工业以及水利工程等领域[4]。但是由于材料本身存在着价格高、蠕变大等问题，在一定程度上限制了聚合物混凝土的推广与应用。根据大量文献和专利阐述聚合物混凝土目前在我国的研究现状，希望为聚合物混凝土的进一步研究提供参考。

2.1地质聚合物混凝土（无机聚合物混凝土）

2.1.1矿粉地质聚合物混凝土

付亚伟，等[9]以矿粉为原料，掺入硅酸钠和氢氧化钠复合激发剂，制备了大流度、早强高强地质聚合物混凝土。采用150mm×150mm×600mm标准梁进行试验，并通过烧失量试验、SEM和EDS分析了材料各龄期的水化程度、微观结构及强度机理。结果表明：激发剂显著提高了矿粉的活性，材料水化1d后其水化程度已经高达52%，并随龄期的延长逐渐加大；材料28d抗折、抗压强度最高分别为8.51MPa，91.9MPa，且强度发展较快，7d抗折、抗压强度最高分别达7.59MPa，84.8MPa，各龄期的强度均随矿粉用量或溶胶比的提高而降低；各制备参数对材料工作性能影响程度为：矿粉用量>溶胶比>砂率，在其他条件相同时，材料坍落度随着矿粉用量或溶胶比的增加而增加，能达到160mm以上。另外通过SEM照片可以看出材料的晶体整体性较好，结构致密，硬化后凝结料和集料黏结牢固，界面强度高，从而使其表现出优异的力学性能。

2.1.2粉煤灰地质聚合物混凝土

尹明，等[10]以粉煤灰主要原料，氢氧化钠与液体硅酸钠为激发剂制备的地质聚合物混凝土，分别从骨料掺量、砂率、养护温度、高温养护时间四个方面对地质聚合物混凝土抗压强度的影响进行了测试。结果表明，粉煤灰地质混凝土的抗压强度随骨料掺量及砂率的增加先增大后减小，存在一个相对最优值；粉煤灰地质聚合物混凝土的早期强度较高，7d以后强度增长较小；粉煤灰地质聚合物混凝土的抗压强度随养护温度的升高而增大，100℃时达到最大值，之后开始降低，且强度增长在高温养护24 h内基本完成；地质聚合物混凝土的劈拉强度随着骨料掺量的增加而提高，抗折强度、弹性模量、泊松比都随着骨料掺量的增加先增大后减小，掺量为70%时达到峰值。李克亮，等[11]使用粉煤灰和碱激发剂制备粉煤灰基土壤聚合物混凝土，并且系统地研究了其物理力学性能、干缩和耐久性能。结果表明，粉煤灰基土壤聚合物混凝土早期强度相对较低，后期强度增长明显，极限拉伸值为138×10-6，为普通混凝土的1.08倍，抗拉弹性模量为2.97× 104MPa,是普通混凝土的76.6%，具备了适用的物理力学性能；粉煤灰基土壤聚合物混凝土的干缩主要发生在早期，14d龄期后的干缩率均显著小于普通水泥混凝土，在150d龄期时为普通水泥混凝土的71.8%；在3%硫酸盐溶液中，粉煤灰基土壤聚合物混凝土没有产生任何膨胀，具有优良的抗硫酸盐侵蚀性能。粉煤灰基土壤聚合物混凝土快速碳化28d的碳化深度为14mm，抗冻等级在F100以上。粉煤灰基土壤聚合物混凝土的水溶性氯离子有效扩散系数较小，为1.79×10-12m2/s，是普通混凝土的30.5%。

2.1.3粉煤灰—偏高岭土地质聚合物混凝土

张云升，等[12]利用偏高岭土和粉煤灰为主要原料制备了地质聚合物混凝土。研究中以地质聚合物混凝土的强度为指标寻求地质聚合物的最佳配比；实验中还采用了标准养护、蒸汽养护、压汞养护3种养护制度，从中选出了最有利于发挥胶凝材料活性的养护制度。结果表明，地质聚合物混凝土的最优配比和养护工艺为：粉煤灰掺量为30%，80℃蒸汽养护8h。将最优的地质聚合物胶结制成混凝土，并对其抗氯离子渗透、抗冻融性能进行了研究，发现其具有非常优异的抗氯离子渗透性和抗冻融性能。

2.1.4粉煤灰—硅灰地质聚合物混凝土

谢子令，等[13]利用粉煤灰、硅灰、固体硅酸钠、工业纯氢氧化钠、三聚磷酸钠为主要原料制备的聚合物混凝土。该发明专利可以克服现有的地质聚合物配比强度难以控制、激发剂采用水剂等技术缺点，提供了一种成本低、工艺简单、无毒无污染、原材料来源广泛、强度可控的地质聚合物混凝土。这种地质聚合物混凝土有望作为一种耐高温加固、快速修补、高强高性能材料在相关领域得到运用，并且还对节约资源，节省能源和保护环境意义重大。

2.1.5矿渣—粉煤灰地质聚合物混凝土

罗鑫，等[14]以矿渣、粉煤灰为原料，以氢氧化钠、碳酸钠为碱性激发剂制备的强度等级为C30的高流态地质聚合物混凝土。通过对高流态地质聚合物混凝土的动态压缩实验，分析它的在冲击压缩荷载下的变形特征。实验结果表明，高流态地质聚合物混凝土属于应变率敏感材料和脆性材料；在高应变率下，高流态地质聚合物混凝土典型应力应变曲线可以分为压实挤密阶段、弹性阶段和软化、屈服阶段；高流态地质聚合物混凝土的动弹性模量均低于其在准静态下的弹性模量；在10～100s-1的应变率范围内，高流态地质聚合物混凝土的εc与其在准静态下的εc,q相比有了大幅度的提升，体现了明显的冲击韧化效应。金鑫，等[15]以矿粉和粉煤灰为主要原料，以氢氧化钠和水玻璃为碱性激发剂制备了地质聚合物混凝土。研究中参照国家标准对材料进行基本力学性能试验，就其弹性模量、泊松比、以及应力-应变全曲线进行了试验研究，得到如下结论：地质聚合物混凝土弹性模量平均值为3.16× 104MPa，泊松比为0.26。相比于相同等级的普通水泥混凝土的弹性模量小11.8%，而泊松比大22.2%，表明了地质聚合物混凝土的变形性能优于普通水泥混凝土。地质聚合物混凝土轴压试验的峰值应变平均值为（2250με），高于规范规定的峰值应变（2000με）。试验中得到的应力-应变全曲线与采用的分段式模型吻合较好，适用于混凝土材料的单轴受压的本构模型，为地质聚合物混凝土本构关系研究提供参考及用于构件和结构的非线性分析。

2.1.6矿渣—偏高岭土地质聚合物混凝土

王晴，等[17]以矿渣和偏高岭土为主要原料，低模数水玻璃为激发剂制备地质聚合物混凝土，以抗压强度为主要考核指标。按照国家标准[16]对矿渣—偏高岭土地质聚合物混凝土的制备以及抗压强度进行测试。结果表明：n（Na2O）/n（Al2O3）=0.3，n （SiO2）/n（Al2O）=3.9，水胶比=3.5时，地质聚合物混凝土抗压强度达到最大值；通过多元线性回归分析，建立了地质聚合物混凝土28d强度（y）与净桨28d强度（X1）、水胶比（X2）之间数学模型为：y=22. 99+0.62X1-21.88X2。另外王晴，等[18]还通过混凝土收缩实验，研究了水玻璃掺量、水玻璃模数、液固比、胶凝材料用量等因素对地质聚合物混凝土收缩性能的影响。实验按照国家标准进行。结果表明，随着水玻璃模数的增加，材料的收缩呈现先降低后增加的趋势；而增加水玻璃掺量、降低液固比和胶凝材料用量均能降低混凝土的收缩；随着液固比和胶凝材料用量增加，地质聚合物混凝土的收缩性增大，与普通水泥混凝土变化规律一致。

2.1.7硅粉—偏高岭土地质聚合混凝土

李克亮，等[20]使用硅粉、偏高岭土等铝制材料为原料，以氢氧化钾和工业水玻璃为激发剂制备地质聚合物混凝土。研究材料的物理力学性能、干缩和耐久性能。结果表明，地质聚合物混凝土比普通混凝土具有更高的抗压强度、拉伸强度和极限拉伸值；材料的氯离子有效扩散系数较小，为1.03× 10-12m2/s，是普通混凝土的17.5%，具有比普通混凝土更好的抗氯离子侵蚀性能。因此，该材料具有比普通混凝土适用的物理力学性能和优良的耐久性能，是一种优良的结构新材料。

2.1.8偏高岭土—陶砂地质聚合物混凝土

胡曙光[21]利用陶砂和高岭土等原料，在改性水玻璃碱性激发剂的作用下，制备了偏高岭土—陶砂地质聚合物混凝土，并对材料进行高温性能测试，利用电子扫描电镜（SEM）分析试样28d龄期的偏高岭土—陶砂界面结构经950℃高温煅烧前后的变化情况。结果表明，偏高岭土—陶砂地质聚合物混凝土具有优异的耐高温性能；陶砂表面地质聚合物混凝土的厚度是影响材料耐高温性能的主要因素，浆体太厚，受热时内部水蒸气向外释放困难而将结构破坏，太薄，又不足以将陶砂牢固的黏结在一起，改变集料粒径和胶砂比实际上是改变集料表面单位面积上浆体的用量；研究中提出的“等厚模型”可以有效地反应地质聚合物的厚度和混凝土耐热性能之间的相互关系，并且为材料的配合比设计提供一定的参考。

2.1.9粉煤灰—矿渣—再生集料地质聚合物混凝土

肖建庄，等[22]以再生集料、粉煤灰、矿渣、水、硅酸钠、氢氧化钠、萘磺酸盐甲醛缩合物和蔗糖化钙为原料，以一定的配合比，采用专门的搅拌工艺制备而成一种地质聚合物混凝土。该种地质聚合物混凝土具有较好的工作性能、较高的强度、优异的耐久性能和耐高温性能。同时，该发明能够大量高效地利用废混凝土及粉煤灰、高炉矿渣二种工业副产品，对节约资源、节省能源和保护环境意义重大，符合建筑业的可持续发展战略。

2.1.10复合激发剂制备的地质聚合物混凝土

贾伟进，等[23]发明了一种由三乙醇胺、萘系减水剂、石英粉和石灰乳，并且利用该复合激发剂和胶凝材料、骨料、水制备而成一种地质聚合物混凝土。本发明采用了如下配合比：胶凝材料510～650kg；骨料1410～1550kg，复合激发剂与胶凝材料的比值为0.22～0.35∶1；水胶比为0.35～0.37；骨料的砂率为25%～35%。采用上述配合比制备出的聚合物混凝土，坍落度为200～240 mm，28d抗压强度为65～75MPa，60d抗压强度为70～80MPa，其性能指标均符合混凝土技术性能指标。该种材料可以代替普通水泥混凝土广泛用于土木工程、公路、桥梁等建筑领域。

2.2PET（聚对苯二甲酸）塑料聚合物混凝土

姚占勇，等[24]发明了一种PET塑料聚合物混凝土，包括粘结剂、集料和掺加料，按质量比，粘结剂+掺加料：集料=1∶1～3；所述粘结剂为PET，掺加料为粉煤灰，按质量比，PET：粉煤灰=1∶0.5～4，集料为石料和砂，按集料质量百分比砂占20%～100%。按照上述配合比制备出的混凝土抗折强度为9～12MPa左右，是特级路面要求抗折强度的1.5～2倍。因此该材料不仅利用了废旧的PET塑料瓶，减少了环境污染，还可用于各种早强、高抗冲击与高抗折强度的混凝土结构。

2.3呋喃聚合物混凝土

晏石林，等[25]利用呋喃树脂、固化剂、石英粉、石英砂、石英石和玻璃纤维增强塑料（FRP）筋等材料制备而成了呋喃聚合混凝土和FRP筋加强呋喃聚合混凝土，并利用这两种材料分别制成了梁的试件，尺寸为600mm×40mm×50mm，对两组试件进行弯曲蠕变特性进行试验研究与分析，并且采用了四点弯曲试验方法分别得到了梁在不同荷载水平作用下的蠕变曲线，对其黏弹性性质进行了分析。结果表明，FRP筋不仅提高了呋喃聚合物混凝土梁的初试刚度和强度，而且明显地降低了梁的蠕变变形；其次，运用了最小二乘法确定了蠕变模型参数，分别建立了呋喃聚合物混凝土梁和FRP筋加强呋喃聚合物混凝土梁的弯曲蠕变规律模型，为估计材料的长期力学性能提供了依据。

2.4环氧树脂聚合物混凝土

蔡卫民，等[26]发明了一种以工业废料粉煤灰为主要原料，以经过聚氨酯改性的环氧树脂为粘结剂，以经过改性的多元胺为固化剂，添加适量的活性稀释增韧剂，按比例配制而成一种环氧树脂聚合物混凝土。利用该发明制备的聚合物混凝土修补材料具有快硬早强（固化时间：10～40min；压缩强度65～75MPa）特点，与水泥混凝土粘结力强，可在潮湿、低温的条件下施工，固化物强度高、韧性好，表面平整，耐磨性与抗冲击性能优良。赵健[27]对环氧树脂聚合物混凝土配合比进行设计，对未硬化环氧树脂聚合物混凝土的性能及环氧树脂混凝土的搅拌工艺进行研究分析。结果表明，环氧树脂聚合物混凝土的参考配合比为：环氧树脂∶丙酮∶乙二胺∶二丁酯∶填充料∶砂子∶碎石=206∶29∶30∶20∶389∶700∶1000。环氧树脂聚合物混凝土的徐变与温度有关，20℃时几乎看不到徐变，60℃时徐变最为明显。环氧树脂聚合物混凝土可以通过调节固化剂的用量来调节材料的静止时间，抗渗等级能达到P30而不透水；在-17℃冻融循环后稳定系数可达1.0，环氧树脂聚合物混凝土抗化学腐蚀性能较好。

2.5甲基丙烯酸甲酯（MMA）聚合物混凝土

代方[28]概述了甲基丙烯酸甲酯在聚合物混凝土的应用情况，阐述了聚合物的使用条件，提出了聚合物改性方面的建议。制备甲基丙烯酸甲酯树脂聚合物混凝土常采用过氧化苯甲酰—N为引发剂，这种引发剂可以使MMA低温下固化，在-20℃以下的情况下也能正常使用。同时由于甲基丙烯酸甲酯树脂聚合物混凝土具有良好的耐热性、耐水性、耐介质以及耐大气老化性能，因此可以用在宽裂缝的修补施工中。

2.6沥青聚合物混凝土

许淳[29]利用硅藻土和沥青为主要原料制备出了硅藻土—沥青聚合物混凝土。所选用的硅藻土改性剂为煅烧后的硅藻土粉末制品，为保证硅藻土加入沥青后分布均匀，采用剪切设备对沥青进行剪切搅拌。研究表明，硅藻土的加入增大了沥青胶浆的黏度，这将有利于提高沥青聚合物混凝土的高温性能，增强高温抗车辙能力，降低了辙槽深度，提高了路面的使用能性。另外硅藻土的加入还提高了沥青胶浆的高温稳定性和低温抗裂性能。最后随着硅藻土用量的增加还会使沥青聚合物混凝土的延度下降。

2.7不饱和聚酯聚合物混凝土

孙冲，等[30]利用A型和B型不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂、碎石、中砂、粉煤灰、炭黑为原料制备出了不饱和聚酯聚合物混凝土。该材料具有快速硬化，抗折、抗压强度高，与待修补物结合能力好，收缩率低等优点，可以作为一种快速修补道路、桥梁等建筑的聚合物混凝土材料。对影响固化时间和强度的几个因素进行探讨，得出了最佳工艺参数为：树脂为双组分，其中A型树脂含量为85%，树脂用量占填料总量的9%～13%，固化剂用量占树脂总量的4%～10%，促进剂用量占树脂总量的3%左右。

2.8纤维增强型聚合物混凝土

2.8.1纤维增强沥青聚合物混凝土

曾梦澜[31]对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩实验研究。试验结果分析表明，沥青混凝土具有应变率增强效应，其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大；但是，纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势；纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响，聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优；3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标，聚酯纤维增加沥青混凝土抗压强度最佳，木质素纤维次之，玻璃纤维最差；聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳，玻璃纤维次之，木质素纤维最差。

3.8.2杜拉纤维增强呋喃聚合物混凝土

曾海燕，等[32]利用XZL-1型呋喃树脂及呋喃树脂混凝土粉、石英石（5～25mm）和杜拉纤维。其中杜拉纤维的材料为聚丙烯。主要研究了呋喃聚合物混凝土中掺入不同体积含量的杜拉纤维后，其抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的变化，给出了杜拉纤维的最佳掺量，并对杜拉纤维对呋喃聚合物混凝土的增加机理进行了初步分析。结果表明，杜拉纤维的最佳掺量推荐采用0.7～0.9kg/m3。纤维掺量太少，增强作用不明显；掺量太多，不易分布均匀及形成空隙。杜拉纤维的加入对提高混凝土的抗压强度影响不大，其劈裂抗拉强度最高提高了15.5%，抗折强度最高提升了14.4%。

3.8.3PET纤维增强不饱和聚酯聚合物混凝土

史雪健[33]把不饱和聚酯树脂作为胶结料，骨料砂、卵石、和粉煤灰做填充料，将再生PET纤维掺入制成PET纤维增强不饱和聚酯树脂混凝土。研究中将再生PET塑料以不同的比例作为增强材料加入到不饱和聚酯树脂混凝土的配料中，通过对材料的抗压性能、吸水性能、抗冻融性能、抗腐蚀性能进行分析。结果得出，PET纤维的加入可以改善材料的强度、耐酸性、抗渗性、耐热性、抗腐蚀性能，降低不饱和聚酯聚合物混凝土的成本。

3.8.4碳纤维增强地质聚合物混凝土

许金余，等[34]以矿渣与粉煤灰制备了碳纤维增强地质聚合物混凝土；采用了φ100分离式霍普金森压杆实验装置，研究了不同碳纤维掺量对材料强度与吸能特性的影响。结果表明，碳纤维增强聚合物混凝土属于应变率敏感材料，其冲击压缩强度与能量吸收特性均表现出近似的应变率线性相关性，强度的应变率敏感值为47.8S-1；碳纤维对地质聚合物混凝土的强度特性具有良好的改善效果，且该效果随着平均应变率的增加而增强；碳纤维的相对最佳掺量为0.2%（体积分数），材料的强度比未掺碳纤维的地质聚合物混凝土强度提高了13.5%，吸能特性比未掺碳纤维的地质聚合物混凝土强度提高了51.2%。

3.8.5玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土

许金余，等[35]为了研究玄武岩纤维对不同胶凝材料的混凝土的强韧化效应，制备了玄武岩纤维增强普通硅酸盐水泥混凝土与玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土。采用φ100mm分离式霍普金森压杆试验装置，分别研究二种材料的冲击力学性能，并分析玄武岩纤维对二种材料的强韧化效应。结果表明，二种材料的强度和韧化均随应变率的增加而提高；玄武岩纤维对普通硅酸盐水泥混凝土的增强效果优于地质聚合物混凝土，当纤维掺量为0.1%时，纤维对普通硅酸盐水泥的增强和增韧效果相对较好；玄武岩纤维不适于用来增强地质聚合物混凝土，当纤维掺量为0.3%时，纤维对于地质聚合物的增韧效果相对比较好。

2.9其他型聚合物混凝土

曹海琳，等[36]为了满足海洋工程建设的需要，发明了一种利用海水海砂拌合的无机聚合物混凝土。材料采用下列配合比：无机聚合物胶凝材料250～550kg，海砂500～750kg，碎石900～1350kg，海水150～220kg。其中所述海砂细度模数为1.8～2.6，所述碎石粒径为5～10mm两种，二者质量比为3∶7，压碎指标<15，针片状含量<5%。按照上述材料制备出的无机聚合物混凝土的力学指标为：混凝土28d抗压强度为15～80MPa，抗渗等级为P12～P40，抗冻融系数为F200～F300,28d抗氯离子扩散系数为1.35～4.5×10-12m2/s。周璞[37]等人利用纳米阻尼材料发明了一种减振降噪用聚合物混凝土。本发明提供粒径为50～100nm的互穿网络纳米粒子1质量份；聚合物集体11～31质量份；混凝土骨料58～174质量份，将上述组分混合便可得到减振降噪用纳米材料聚合物混凝土。此种材料可以大大拓展聚合物混凝土在我国的应用范围，使交通运输的铁路、城市轨道、船舶动力装置减振降噪效果更上一个台阶，为城市居民、车船旅客创造安静舒适的环境创造了条件。同时，为机械制造业制造加工精度更高的机床提供了新型减振降噪材料。

3　我国在聚合物混凝土研究和应用方面存在的问题

3.1聚合物混凝土研究中存在的问题

我国自20世纪70年代开始重视聚合物混凝土的研究，并在随后的几十年里取得了一些成绩[38～39]，但是与美国、日本以及欧洲的研究相比还存在较大的差距。国内学者对聚合物混凝土的研究往往停留在材料宏观的力学性能方面，但是在聚合物混凝土微观结构的相关研究以及聚合物对混凝土的改性机理方面涉及很少。另外美国、日本以及欧洲在聚合物混凝土的标准化方面比较领先，各国都已经制定出混凝土聚合物复合材料的多种工业标准和试验规程[40～45]。虽然我国近年来也开始制定一些聚合物改性砂浆和混凝土复合材料的标准和规范[46～48]，但是随着聚合物混凝土的不断发展与广泛应用，我国的聚合物混凝土材料的标准化工作任重而道远。

3.2聚合物混凝土在工程应用中存在的问题

聚合物混凝土目前在我国多是被用作修补材料，而不是被制成预制构件用在工程实例中来较大程度的改善结构的性能。另外聚合物混凝土的使用寿命只是推断的结果，还没有充分的性能保证数据，对长期的使用效果和承载稳定性[6]也需要进行观察和总结。同时，聚合物混凝土所用骨料含水率极低，这对现场施工来讲存在一定的困难[49]。最后聚合物混凝土的生产成本是普通混凝土的8～20 倍[8]，这些问题都限制了聚合物混凝土的推广和应用，所以在降低其成本的基础上保证其力学性能是一个重要的研究方向。

4　建议

为了更好地推广与应用聚合物混凝土，我们应该从以下几方面进行努力：

（1）选择适宜的聚合物，使其制备出的材料既拥有良好的力学性能又具有较高的经济适用性。另外可以考虑利用废弃物作为填料或胶黏剂制备聚合物混凝土能达到废弃物的循环再利用和降低聚合物混凝土造价的双重效果[50]。

（2）选择级配良好的骨料系统，可以减少聚合物的含量，达到降低蠕变增加材料承载稳定性的目的。

（3）掺加纤维，混凝土硬化以后纤维丝黏连成为致密的乱向分布的网状增强系统，增强了混凝土的韧性。同时，纤维与集料紧密结合在一起，极大地保持了混凝土的整体强度[51]。另外纤维还可以阻止集体中原有缺陷的扩展并延缓新裂缝的出现。

（4）添加一定量的外加剂。在制备聚合混凝土的过程中，采用适量的引发剂、促进剂、固化剂、消泡剂、增塑剂、偶联剂等。选择不同的外加剂和添加率可以控制聚合物混凝土的硬化时间及性能。

（5）聚合物混凝土应使用强制式搅拌机进行快速搅拌。聚合物混凝土不同于普通水泥混凝土，聚合物往往由于黏度较大，硬化速度较快。因此如果不快速搅拌聚合物混凝土就会发生固化反应，导致无法混合均匀,影响施工质量。

（6）加强养护条件，优化养护制度，从而使聚合物混凝土具有良好的性能。

（7）大力推广聚合物混凝土结构件的开发和使用，从而较大程度地改善结构的性能。

（8）加强聚合物混凝土有关的规范制定，规范聚合物混凝土的使用，并且加强聚合物混凝土质量监督和检测的标准。

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Research Situation of Polymer Concrete in China

ZHAO Kun-pu1,XU Xiao-mu2,MAO Ji-ze1and LIU Zong-min1
（1.College of Aerospace and Civil Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China;2.Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences,Harbin 150020,China.）

Abstract:The polymer concrete has good performance which gradually becomes a new building material.However,its cost is eight to twenty times as expensive as common concrete,which has restrained its promotion and application.The characteristics of polymer concrete are elaborated. The research situation of polymer concrete in China is presented.Some suggestions on the development of polymer concrete are put forward.

Key words:Polymer concrete;research situation;suggestions

中图分类号：TU528.41

文献标识码：A

文章编号：1001-0017（2016）03-0199-07

收稿日期：2016-03-02

*基金项目：黑龙江省自然科学基金资助项目（编号：E201415）和中央高校基本科研业务费专项资金资助。

作者简介：赵昆璞（1992-），男，河南永城人，在读硕士研究生，从事混凝土耐久性方面的研究。

**通讯联系人：徐晓沐（1976-），女，高级工程师，硕士，主要从事高分子材料方面的研究，E-mail:xuxm3@sina.com.cn刘宗民（1976-），男，副教授，博士，主要从事新型结构的力学性能分析研究，E-mail:liuzongmin@hrbeu.edu.cn