聚合物水泥混凝土介绍

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。

2）水溶性聚合物，包括：纤维素衍生物——甲基纤维素；聚乙烯醇；聚丙烯酸盐——聚丙烯酸钙；糠醇。

3）液体聚合物，包括：不饱和聚醋；环氧树脂。

本章介绍用于混凝土和砂浆的聚合物有：聚丙烯酸乙酯、醋酸乙烯—乙烯的共聚物（EVA）、甲基硅醇钠、高沸硅醇钠、阳离子氯丁胶乳，以及丙烯酸酯等。

对聚合物的质量要求是：掺入水泥混凝土或砂浆中的聚合物不应影响水泥水化过程或对水泥水化产物有不良作用，且聚合物本身不会被水解或破坏；聚合物应对钢筋无锈蚀作用。聚合物质量指标见表17-13。

聚合物质量指标表17-13

名称	项目	单位	指标
分散试验	外观		应无粗颗粒、异物及凝固物
分散试验	总固体成分	%	＞35，误差在±1.0以内
聚合物水泥砂浆试验	抗弯强度	MPa	校园一卡通设备＞4
	抗压强度	MPa	＞10
	粘结强度	MPa	＞1
	吸水率	%	＜15
	透水量	g	＜30
	长度变化率	%	0~0.15

（3）砂、石子

应符合本章17-1-1-2节相关内容的要求。

（4）水

符合国家标准的饮用水。

（5）主要助剂

1）稳定剂为避免聚合物乳液与水泥水化产物中大量多价金属离子作用而致破乳、凝聚，以及在搅拌过程中聚合物乳液产生析出及凝聚，必须加入稳定剂，从而改善聚合物乳液对水泥水化生成物的化学稳定性以及对搅拌剪切力的机械稳定性，使聚合物与水泥有效地混合均匀，并紧密粘附成稳定的聚合物水泥多相体。

稳定剂多采用表面活性剂，其种类及掺量对效果有直接影响，所以应根据聚合物品种选择适宜的稳定剂及掺量。常用的稳定剂有：OP型乳化剂、均染剂102、农乳600等。

发泡工艺2）消泡剂为避免因聚合物乳液中乳化剂、稳定剂的表面活化影响而在拌合时产生的大量

气泡，必须加入适量的消泡剂，从而消除气泡，降低拌合物的孔隙率，减小对强度的影响。

3）抗水剂当选用耐水性较差的聚合物、乳化剂、稳定剂时，应加入适量的抗水剂。

4）促凝剂为避免由于聚合物掺量较多而延缓聚合物水泥混凝土的凝结，须加入一定量的促凝剂，以促使其凝结。

2．配合比的选择

使聚合物水泥混凝土呈现最佳力学状态的主要因素是聚合物的品种、性能、掺量，及其相应的助剂。聚合物掺量过小，则对混凝土性能的改善也小；聚合物掺量加大，则混凝土各项强度亦随之提高，但当掺量增大超过一定范围时，则混凝土强度、粘结性、干缩等性能反而向劣质转化，所以，聚合物应有其最佳掺量。因此，在选择配合比时，应着重考虑“聚灰比”（聚合物和水泥在整个固体中的重量比），其次再选定混凝土的其他组分。通常聚灰比在5%~20%的范围内选用，其他组分可同于普通混凝土。参考配合比见表17-14。

聚合物水泥混凝土参考配合比表17-14

泊车系统

聚灰比（%）	水灰比	砂率（%）	聚合物分散体用量（kg/m3）	用水量（kg/m3）	水泥用量（kg/m3）	砂（kg/m3）	石子（kg/m3）	测定值
								坍落度	含气量
								（mm）	（%）
0	0.5	45	0	160	320	510	812	50	5
5	0.5	45	16	140	320	485	768	170	7
10	0.5	45	32	121	320	472	749	210	7

注：1．聚合物为聚丙烯酸乙酯。

2．水灰比为聚合物分散体中的用水量和加水量之和对水泥重量之比。

3．配制要点

（1）在满足对聚合物水泥混凝土使用功能要求的前提下，通过配合比选择及试验，确定聚合物及其助剂的最小掺量，以降低混凝土造价。现提供不同种聚合物混凝土选用不同的聚灰比的强度特性，见表17-15。

聚合物水泥混凝土的强度特性表17-15

名称	聚灰比（%）	水灰比翻转立方体（%）	相对强度				强度比
名称	聚灰比（%）	水灰比翻转立方体（%）	抗压 fc	抗剪 fb	抗拉 ft	剪切 fs	fc/ft	fc/fb	fb/ft	fs/fc
普通混凝土	0	60.0	100	100	100	100	6.88	12.80	1.86	0.174
丁苯橡胶水泥混凝土（SBR）	5	53.3	123	118	126	131	7.13	13.84	1.94	0.185
	10	48.3	134	129	154	地热电缆144	7.13	12.40	1.74	0.184
	15	44.3	150	153	212	146	6.75	10.05	1.49	0.168
	20	40.3	146 乙醇汽油添加剂	178	236	149	5.64	8.78	1.56	0.178
聚丙烯酸酯水泥混凝土（PAE-1）	5	40.3	159	127	150	111	8.64	15.17	1.77	0.120
	10	33.6	179	146	158	116	8.44	16.23	1.96	0.111
	15	31.3	157	143	192	126	7.58	11.65	1.55	0.139
	20	30.0	140	192	184	139	5.03	10.88	2.19	0.170
聚丙烯酸酯水泥混凝土（PAE-2）	5	59.0	111	106	128	103	7.23	12.92	1.81	0.161
	10	52.4	112	116	139	116	6.65	11.40	1.71	0.178
	15	43.0	137	167	219	118	5.64	9.06	1.62	0.148
	20	37.4	138	214	238	169	4.45	8.32	1.88	0.210
聚醋酸乙烯酯水泥混凝土（PVAC）	5	51.8	98	95	112	102	7.13	12.53	1.78	0.178
	10	44.9	82	105	120	106	5.37	9.76	1.81	0.221
	15	42.0	55	80	90	88	4.69	8.39	1.81	0.274
	20	36.8	37	62	91	60	4.10	5.76	1.38	0.275

注：表中数据引自建材院水泥所、建材部技术情报标准研究所，“聚合物混凝土的发展现状与动向”（1982）。

本文发布于:2024-09-23 15:30:11，感谢您对本站的认可！

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