高性能聚合物水泥混凝土

高性能聚合物水泥混凝土(砂浆)的研究
要高性能混凝土补强材料可用于民用建筑结构、水工建筑坝体结构的破损修补及建筑物的内外墙面装饰粘贴等方面。

该材料粘结抗剪强度高达3.5MPa，混凝土或砂浆3d抗压强度在40MPa以上，7d抗渗标号在2.0MPa以上，25次冻融循环后强度不降低，是一种具有高粘结力、高早期强度、密实度及耐久性优异的高性能材料。

关键词高性能混凝土修补建筑胶粘剂研究
1 引言
民用及水工建筑物在建设和使用过程中经常遇到混凝土质量问题，如蜂窝麻面、空洞、大面积损坏等，为恢复其使用功能，需进行修补。

一般的修补方法是采用普通混凝土或砂浆作为修补材料，但普通混凝土粘结强度低，将其用于混凝土修补，容易造成界面粘结不牢、开裂而导致混凝土再度损坏等质量问题，近年来民用建筑已很少应用，仅用于水工建筑坝体的大体积混凝土修补。

目前一般使用环氧树脂混凝土或砂浆作为修补材料，也有采用特殊骨料拌制的混凝土作为修补材料，如岩滩水电站溢流坝面修补材料采用的就是铁刚砂、石料拌制的抗压强度高达100MPa的高强混凝土。

这两种混凝土修补材料均具有抗压强度高的特点，环氧树脂混凝土还具有粘接强度高的特点，但也存在材料成本高、不宜大量使用等缺点，而且在拌制环氧树脂混凝土时需要使用大量对人
此外这两种材料自身强度过高(环氧树脂混凝土体危害极大的有毒助剂
；
强度在60MPa以上)，与修补基面混凝土强度(一般约为30MPa)相差太大，在外界条件(如温差、湿度)发生较大变化的情况下，尤其在北方寒冷干燥气候，存在二者由于受力变形不一致而遭受破坏的隐患。

因此，研制低成本、高性能、使用可靠方便的混凝土修补材料，已成为科研人员亟需攻克的难题。

2 新型修补材料的配方特点
为解决上述难题，我们通过广泛地收资及研究，参考了国内外众多的配方，经过试验筛取、组合，得出一种新型的高性能混凝土及砂浆配合比。

该种材料由普通砂石料、525＃优质水泥、高分子聚合物、水泥塑化剂、增强剂、调凝剂、改性剂、膨胀剂、优质活性混合材等组成，各
原材料的性能特点分述如下
：
(1)优质水泥采用铁铝酸盐525＃水泥，该种水泥具有快凝快硬，水化时能快速产生大量的铁凝胶体的特点，因而混凝土收缩小、表面坚硬、早期强度高，抗腐蚀、抗冲刷性能优良。

铁铝酸盐水泥与柳州普通水泥各项物理性能指标比较见表1。

(2)高分子聚合物采用可溶性高粘型聚合物粉料，粘度高达10000P
a
s，该剂有极好的保水粘聚性，以适当掺量加入混凝土中可成倍提高混凝土的粘结强度。

选入的助剂有塑化剂、增强剂、调凝剂、改性剂等，其中
(3)助剂
：
塑化剂可调整混凝土拌合物的粘度，使其有较好的施工性能
增强剂可与
；
调凝剂混凝土内部的高聚物形成网络状结构，提高混凝土的韧性及强度
；
则可任意调整混凝土凝结时间
改性剂可改变混凝土内部水化产物
；
的结晶度，使其以小分子形态出现，从而提高混凝土的密实度和Ca(OH)
2
强度。

(4)优质活性混合材
由硅灰、沸石粉、优质粉煤灰和膨胀剂以合适
：
的比例混合而成，将其加入混凝土中可大大提高混凝土的密实度、强度及抗收缩性能。

表1 水泥物理性能指标
3 新型修补材料的作用机理
对老混凝土基面有一般来说，混凝土修补材料应具有如下基本性能
：
足够高的粘结强度、较高的抗裂性和抗渗能力、优良的耐久及抗冻融性能。

新型修补材料的成份以普通砂石、水泥为主，辅以少量有机高分子聚合物及助剂，通过大大改善混凝土的施工性能来保证混凝土具有正常的使用功能。

当进行混凝土拌制时，聚合物分子与水泥颗粒间仅发生化学吸附作用，聚合物分子吸水而增稠提高材料的吸附粘结力，同时各种助剂的存在又使混凝土浆体具有较好的施工性能，如流动性和保水性等。

在水泥凝结硬化过程中，水泥从聚合物中不断吸收水分而充分水化，同时聚合物粒子由于脱水而逐渐聚集，并在混凝土内部空间形成网络状骨架，加上活性混合材及塑化剂引入的封闭型微小气泡，有效封堵了混凝土内部的毛细管道，从而形成具有较高强度和密实度的带韧性的高性能混凝土。

4 新型修补材料的应用
4.1 一般建筑物混凝土修补
一般建筑物少量混凝土修补可使用高性能砂浆，砂浆配合比见表2。

不需浇水润湿混凝土基面，砂浆可直接用于干净的光滑混凝土或破损混凝土基面，并能够和基层牢固粘结为一体，表面形成的一层致密坚固的
砂浆层能够隔断水分的透过，有效的保护破损混凝土面。

4.2 大体积混凝土修补
大体积混凝土破损一般发生在水工建筑物过水部分，如溢流坝、泄洪道等。

过水部分混凝土由于长期受水流、泥砂冲刷及气蚀作用，普通混凝土在此条件下极易被破坏。

因此，要求修补材料具有粘结牢固、密实抗裂、耐冲刷等性能，针对这一特性组成修补材料配方，见表3。

试新型修补材料粘结强度高、与基层混凝土变形协调能力好、验数据表明
：
抗冻融抗冲刷性能优良，且价格便宜，是目前较好的一种高性能混凝土修补材料。

4.3 用于建筑物饰面板粘贴
一般建筑物均进行外装饰，如贴瓷砖、大理石、花岗岩等，使用高性能砂浆作为胶粘剂，可以从根本上消除按传统普通水泥粘贴造成的工艺复杂，易变形脱落、污染饰面等弊病，并有效地解决墙体渗漏水的难题。

表2 新型砂浆配合比表
表3 新型混凝土修补材料配方
5 结语
新型修补材料根据混凝土修补的特点进行配方设计，选用耐腐蚀、耐磨损、高早强水泥及水溶性高分子聚合物组分，形成无机胶凝材料与有机高分子聚合物材料的完美结合，并使修补过的混凝土具有比原来更优异的性能。

高性能修补混凝土成本不高，甚至可以代替普通混凝土而直接在工程中使用，使建筑物具有更优异的性能。

事实上，国外发达国家已经在建筑上使用高性能混凝土或砂浆。

作者单位：广西水电科学研究所南宁530021
参考文献
中国建筑工业出版社，1 成希弼，吴兆琦.特种水泥的生产及应用.北京
：
1994.
2 陆平.水泥材料科学导论.上海
同济大学出版社，1991.
：
中国建筑工业出版社，3 冶金建筑研究院.防水混凝土及其应用.北京
：
1979.
4 胡海南.精细化工配方3000例.湖南长沙
中南工业大学出版社，1989.
：
5 黑龙江省建筑情报中心站.外加剂手册.1983.。