第五章聚合物基混凝土复合材料.ppt

第五章 聚合物基砼复合材料 第一节 聚合物基体 第二节 聚合物混凝土 第三节 聚合物在混凝土中的其他应用 第四节 聚合物复合材料的工程应用 第一节 聚合物基体 第二节 聚合物混凝土 第三节 聚合物在混凝土中的其他应用 聚合物在混凝土中的其他应用还包括聚合物纤维增强混凝土、纤维增强聚合物（FRP）在混凝土中的应用、水泥混凝土聚合物外加剂、防水处理剂等。 一、聚合物纤维增强混凝土 混凝土用聚合物纤维的研制与开发在国际上已有20余年的历史，但工业规模的应用还是近10余年的事，由于它能显著地提高混凝土的抗裂性及耐久性，被誉为近期混凝土技术的新进展。聚合物纤维可以作为主要增强材料 (primary reinforcement)，提高混凝土的抗拉、韧性等结构性能，用于各种水泥板材，在受荷初期，混凝土基体是主要承受外力者，当基体开裂后，横跨裂缝的纤维则成为外力主要的承受者；也可以作为一种次要增强材料 (secondary reinforcement)，主要用于提高水泥混凝土材料的抗裂性。 第四节 聚合物复合材料的工程应用 一、聚合物混凝土在加固补强中应用 PC作为修补材料具有固化快，强度高的优点。许多聚合物混凝土修补材料最初都是设计用来修补高速公路的，因为高速公路具有快速开放交通 (几个小时)的要求。但聚合物混凝土修补材料的应用不仅仅限于高速公路。聚合物混凝土修补材料主要以砂浆的形式使用。可用树脂砂浆进行修补的有：各种混凝土结构的裂缝；混凝土表面防护与修补，如工业地面抗磨防腐保护、路面和桥面的修补保护等；水工混凝土抗冲磨抗气蚀保护及水下混凝土结构的修补；文物保护，如老建筑物表面维修、混凝土或岩石雕像的修复与保护等。 对任何修补，都必须注意以下几个方面的问题，待修补表面的评估；待修补表面的准备；选择合适的材料；确定聚合物混凝土的配比；拟采用的施工技术；工具的清洁；安全。 表5-5 未固化环氧树脂的性能指标 ASTM D-2393 AASHTO T-Z37 200~2000mPa·s 10~60min 204 黏度 适用期 闪点/℃ 测试方法 指 标 性 能 表5-6 已固化环氧树脂的物理性指标 ASTM C-882-91 ASTM D-696-79 ASTM D-638-84 ASTM D-638-84 ASTM D-638-84 7 (5~9)×10-5 14 30 (4~8)×102 粘结强度/MPa 线膨胀系数/k-1 拉伸强度/MPa 拉伸断裂伸长率/% 弹性模量/MPa 测试方法 指 标 性 能 一般用单体或聚合物的某些特性来表征聚合物混凝土的性能，因此，聚合物混凝土通常就是根据未固化的或已固化的胶结材料来分类的。对大多数应用来说，胶结材料固化后的性能决定材料的选择。 2、粉料和骨料： 粉料可用磨细碳酸钙（用于耐酸砼时不可用）、硅灰、粉煤灰。 对粉料的要求： ① 含水率小于0.5%。 ② 不含对树脂的聚合反应有不利影响的杂质； ③ 表面尽量少吸附树脂； ④ 有一定细度，既能起填充作用，又能改善流变性。 骨料可用河砂、砾（碎）石等，对骨料要求： ① 含水率：＜0.5%~1.0%； ② 不含不利杂质； ③ 表面尽量少吸附树脂； ④ 强度较高； ⑤ 有安定性。 3、增强材料 使用增强材料能够提高聚合物混凝土的韧性和弯曲强度。 许多类型的增强材料都可用于PC的增强，如钢筋或玻璃纤维增强材料制成的增强筋，由钢丝、玻璃纤维、聚合物纤维制的织物，钢纤维、玻璃纤维、碳纤维或聚合物纤维等。玻璃纤维、玻璃纤维织物或玻璃纤维毡是最常用的增强材料，因为它的耐久性、强度和耐化学介质性都比较好，价格便宜。同时玻璃纤维织物或玻璃纤维毡也易于在模具里进行铺设，并可保持一定成膜厚度。 4、添加剂 PC的添加剂有消泡剂、浸润剂、增塑剂、低收缩添加剂、紫外线稳定剂、阻燃剂、偶联剂等，添加剂的选择应与所用的聚合物相适应。增塑剂用甲基丙烯酸甲酯制备的聚合物混凝土则通常不必使用紫外线稳定剂，因为聚甲基丙烯酸甲酯的耐光性非常好。偶联剂（如硅烷和钛酸酯）可以促进骨料和聚合物之间的化学结合，一般能使强度增加约10%，有些研究表明，抗折强度可以提高35%，抗压强度甚至可以提高60%。 此外，为使液态树脂固化，一般要加入固化剂 (交联剂)和促进剂。固化剂和促进剂通常分别和树脂混合，不能直接将固化剂和促进剂混在一起，以避免爆炸的危险。 (二) 配比设计与施工工艺 1、配比设计 经验配比：树脂