形成水泥基复合材料湖南工学院.ppt

4.聚合物在水泥基复合材料中的作用 （1）水溶性聚合物的塑化作用 塑化作用包括吸附-分散、润湿、润滑作用。 A. 吸附-分散作用 水溶性聚合物中含有憎水和亲水的基团，憎水基团 定向吸附于水泥颗粒表面，而亲水基团指向水溶液， 构成了单分子吸附膜，不但能使水泥-水体系处于相 对稳定的悬浮状态，而且能使水泥在加水初期所形 成的絮凝状结构分散解体，从而将絮凝状凝聚体内 的游离水释放出来，达到吸附-分散的减水的目的。 B.润湿、润滑作用 水溶性聚合物是带有极性亲水基团的表面有机活性物质，这些吸附作用，使水泥颗粒表面的电性质改变，在电性斥力的作用下，使水泥浆体中的水泥颗粒分散，表面得以润湿，浆体黏度下降，颗粒相对滑动 较易进行，粒子间内摩擦阻力减小，浆体流动性质 得以改善，易于材料的制备。 (2)聚合物的减孔作用 聚合物作为塑化剂加入，可大大减低水泥浆体在实际制备过程中的用水量，因此可有效减少这些多余水分可能形成的空隙、空洞。同时，由于可塑性的增加，体系中原可能形成的一些空隙也较易被排除。另一方面，聚合物本身具有很好的可塑性，它也可以较容易地填充在一些无机基体的空隙中，起到填充、封闭空隙的作用。而这种作用对于整体材料的性能影响是极大的。 5.聚合物对水泥的增韧机理 (1)聚合物吸收能量的作用 一般情况下，当材料受力产生应变时，会在其内部产生许多很细的裂缝。而当复合材料中有聚合物时，必然会有相当一部分聚合物横填跨在裂缝上，阻止了裂缝的迅速发展。聚合物在形变过程中消耗了能量，从而提高了材料的韧性。 (2)聚合物控制裂纹的作用 聚合物在复合材料体中有如一种应力集中剂，它能集中大量的应力并产生大量裂纹，消耗大量能量。在复合材料体中，聚合物既起引发裂纹作用，又能起控制裂纹发展的作用。当裂纹遇到一个大的聚合物粒子时，裂纹的增长被终止下来。其结果是出现大量的小裂纹，这正好与同一水泥浆体中无聚合物存在时形成少量的大裂纹相反。 6.聚合物改性水泥基复合材料的成型工艺 (1)水泥混凝土中聚合物结构形成过程 (2)聚合物改性水泥砂浆及水泥混凝土的设计 (1)水泥混凝土中聚合物结构形成过程 以乳液形式掺合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在水泥混凝土体系中，形成水泥基复合材料。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。 (2)聚合物改性水泥砂浆及水泥混凝土的设计 聚合物改性水泥砂浆及水泥混凝土的设计类似于普通水泥砂浆或水泥混凝土的设计，根据要求的工作性、强度、变形性、粘结力、不透水性及化学稳定性等进行设计，所不同的是在设计过程中应首先确定聚合物—水泥的比值。 聚合物改性水泥砂浆中水泥与砂的重量比在1:2至1:3之间。聚合物水泥比值在5％--20％之间。水灰比一般在30％--60％之间，根据所要求的和易性而定。 聚合物改性混凝土的配比与改性砂浆的配比有所不同。一般在改性混凝土中，聚合物水泥的比例为5％--15％，水灰比为30％--50％ 7.聚合物增强水泥基复合材料的应用 (1)地面和道路工程 (2)结构工程 (3)轻质混凝土 (4)修补工程 (5)其他方面的应用 (1)地面和道路工程 聚合物改性水泥混凝土由于其良好的耐磨性及耐腐蚀性，施工方法有： A. 直接用聚合物浇铸地面 B. 聚合物混凝土形成地面板，然后铺砌 C. 在地面作一层聚合物水泥砂浆涂层 具体可用在船甲板铺面：用聚合物水泥制造船甲板铺面可避免采用专用的木材，缩短施工工期，并可使造价减少到原来的八分之一左右。 由于具有良好的防水性质，在桥梁道路路面面层得到了大量的应用，如可避免常规施工过程中为粘结及防水所必需的复杂的工艺过程，所以可用于高等级的刚性水泥混凝土路面，降低水泥混凝土面层的厚度，减轻面层开裂，从而延长使用寿命。 (2)结构工程 聚合物外掺剂可提高结构的强度、重量、耐腐蚀性及耐久性。在结构工程应用中最重要的是聚合物水泥混凝土预应力结构。这种结构可用于化学工业生产中的承重和防护建筑，也适用于水利、能源及交通行业中在干湿交替作用下的工程结构，包括建造水中及水下结构物，以及隧道、地下排水设施等。 (3)轻质混凝土 为了减小构建的重量，在混凝土和砂浆中加入聚合物外加剂可达到很好的效果。轻集料聚合物水泥混凝土具有密度小，强度高的特点，抗压强度通常高于无聚合物的混凝土。抗折及抗拉强度比无聚合物提高30%~40%，断裂伸长率比普通水泥混凝土提高5倍。 (4)修补工程 普通混凝土或砂浆进行修补工程时，由于新拌混凝土与旧混凝土之间不能很好地结合，经常发生修补的混凝土脱落，不能起到修补作用。 用聚合物改性水泥混凝土后，由于聚合物可以渗透进入旧有混凝土的空隙中，同