建筑项目六 工程高分子聚合物材料

项目六工程高分子聚合物材料

重点内容和学习要求

重点介绍高分子聚合物材料的基础知识,主要工程高分子聚合物的组成和性能,以及在道路与桥梁工程中的应用.通过学习,应掌握高分子聚合物的一般结构和性能，几种常用高分子聚合物的特性;并会应用高分子聚合物材料改善水泥混凝土和沥青混合料性能的基本方法.

1. 概述

一、高分子聚合物的基本概念

1、聚合物定义及命名

(1) 聚合物定义

所谓聚合物是通过聚合的方式将成千上万的小分子连接而成的一类物质，由于这类物质聚合成的分子量很大，所以又称为高分子或高聚物。

聚合物可分成天然和合成两大类型。如自然界有淀粉、蛋白质、纤维和橡胶等聚合物，但工程中所使用的聚合物往往是指人工合成的聚合物，常见的有聚乙烯、聚苯乙烯、丁苯橡胶等。

尽管聚合物的分子量很大，但其化学结构却比较简单，大多是由一种或几种小分子物质聚合而成，所以聚合物分子结构是这小分子物质结构的重复组合。如常见的日用工程塑料聚氯乙烯是由单个氯乙烯分子聚合在一起形成。

这里可以看出，聚合物的结构实际上是小分子结构的多次重复组合，将构成聚合物结构重复组合单元的小分子称为单体，众多单体聚合形成的每一个聚合物分子就是一个高分子链，每个分子链的最小机构单元称为链节，而将链节的数目称为聚合度，用n表示。显然，当知道某一聚合物的聚合度，则很容易由构成聚合物单体物质的分子量，计算出该聚合物的分子量来。

单体凡是可以形成聚合物大分子链的低分子化合物称为聚合物的单体，如上例

中的乙烯。

◆链节聚合物大分子链中的重复结构单元称为链节，如上例中的—CH2—CH2—。

相应组成的大分子称为聚合物。

◆聚合度聚合物大分子链中链节的重复次数称为聚合度。聚合度越大，链节数越

多，分子链越长，聚合度在103以上的聚合物可称为高聚物。

(2) 聚合物材料的命名

根据单体名称命名：

如聚合物由一种单体聚合而成，在构成聚合物的单体前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等；

如聚合物由两种或两种以上单体聚合而成，则将单体名称的缩写放在前面，在其后根据用途加上“树脂”、“橡胶”等名称。如酚醛树脂（由苯酚和甲醛聚合而成）、丁苯橡胶（由丁二烯和苯乙烯聚合而成）。

习惯命名和商品命名：

在很多情况下，聚合物常常采用习惯的方式或采用商品名称进行命名，如由己二酸类和己二胺聚合成的己二酰己二胺，常习惯称作聚酰胺66，或采用商品名称——尼龙66。另外类似的还有有机玻璃、环氧树脂等。

另外，为简化起见，聚合物在使用或文献中常采用英文缩写字母来表示，如聚乙烯表示为PE、聚氯乙稀表示为PVC等。

二、高分子聚合物的分子结构

线型

支链型

体型

2. 土工布

一、土工布的种类及特点

1、有纺织物

2、无纺织物

3、编织织物

4、复合织物

二、土工布在道路工程中的应用

1．排水作用

土工布是多孔隙透水材料，埋在土中可以汇集水分，使地下水或其他水源可沿其平面进行传输，达到排水目的。因此，在公路工程中，可利用土工布修建公路路面的排水设施、挡土墙及隧洞衬砌后排水系统。

2．反滤作用

在边坡或堤岸上铺设土工布后，水可以沿着土工布平面的方向渗透通过，但土工布下的土粒不发生移动，其作用与一般的砂砾反滤层相同。

3．分隔作用

设置在两种不同材料之间的土工布，可起分隔、防混杂、防污染的作用，从而避免不同性质材料的相互渗透和相互作用，保持材料各自原有性质，保证每种材料在工程结构中的力学性质不受影响。利用其隔离功能，在公路工程中，可将其铺设在路面基层与土基之间，以中断土壤间的毛细作用，防止路面翻浆。

4．加筋作用

土工布的加强功能，主要表现在利用其抗拉性能改善路面结构层的力学性能。由于土工布具有较高的抗拉强度和抗变形能力，将其用在路面结构层中后，可将荷载或应力均匀地扩散在较大的面积范围内。利用土工布这种加强功能，在公路工程与养护作业中，常用于软基处理、修筑加筋挡土墙及桥台、加固高填方土基或坡度很陡的边坡、滑坡处理、加固柔性路面、修补沥青路面、防止反射裂缝和车辙等。

3. 高分子聚合物改性水泥混凝土

一、聚合物浸渍混凝土

聚合物浸渍混凝土——它是将硬化的混凝土加热、干燥、抽取孔隙中的空气，以有机单体（如甲基丙稀酸甲脂、丙稀腈等）浸渍，然后用加热或辐射等方法使孔隙中的单体聚合而成。具有高强、耐蚀、抗渗、耐磨等优良性能。

二、聚合物水泥混凝土

聚合物水泥混凝土——是在拌和混凝土时掺如聚合物（如聚丙烯酸、乳胶等）或单体（如丙稀腈、苯乙烯等），通过聚合物与水泥水化产物相互穿透包

裹，形成致密的网状结构，因而改善混凝土的性能，具有粘结性能好，抗拉强度高、耐久性、耐磨性和耐蚀性高的特点。主要用于机场跑道、混凝土路面或桥梁面层等构造物。

三、聚合物胶结混凝土

聚合物胶结混凝土——这种混凝土完全采用聚合物（聚酯、聚甲基丙烯酸甲脂等）作为胶结材料的混凝土。这种混凝土由于充分利用聚合物，使混凝土呈现一些新的特点，如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等都得到较大的提高，且抗渗性、耐磨性、耐水性、耐腐蚀性都得到较大的改善。

4. 高分子聚合物改性沥青混和料

一、高分子聚合物改性沥青的性能

1、热塑性树脂类改性沥青

热塑性树脂、PE、PP

2、橡胶类改性沥青

丁苯橡胶改性沥青的特点

氯丁橡胶和硅橡胶简介

3、热塑性弹性体改性沥青

SBS的性质见表6-3

使用效果：改善低温变形能力、提高高温粘度、提高耐久性

二、改性沥青混和料的性能

SBS改性沥青混合料的特点:

提高高温稳定性和低温变形能力