關(guān)于NBR-PVC聚合物粉末摻入新型多功能混凝土屋面的抗凍性能的研究

趙愛東

（河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000）

概述

混凝土有許多眾所周知的優(yōu)點(diǎn)，例如有較高的強(qiáng)度，尤其是抗壓強(qiáng)度，較好的耐久性，較強(qiáng)的適應(yīng)性以及經(jīng)濟(jì)性等，使得混凝土一直以來都處于其他任何材料都無法完全取代的位置。但是，混凝土也有許多自身難于克服的缺陷，如它的抗拉或抗折強(qiáng)度較低，脆性大，柔度低，凝結(jié)硬化比較緩慢，干縮量大以及抗化學(xué)腐蝕能力不強(qiáng)等。混凝土材料是一種耐久性材料，但是本質(zhì)上是一種非均勻的多孔材料，在二氧化碳、水、氯離子、硫酸鹽等的介質(zhì)的侵蝕作用下，不可避免受到外來因素的影響而腐蝕，混凝土?xí)铀倨茐?，使用壽命大大縮短。我國北方地區(qū)屋面混凝土破壞形式主要表現(xiàn)為凍脹破壞。

因而，傳統(tǒng)的混凝土向高性能、多功能、智能化混凝土發(fā)展時(shí)必然的趨勢。通過改善水泥的性質(zhì)，改變水泥混凝土的配合比；添加纖維材料，摻加外加劑等措施來改良水泥混凝土的性能，或使得混凝土能夠滿足特殊工程的要求。但是對混凝土最基本的力學(xué)性能（即剛度大，柔性小，抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度）的改善，降低混凝土的剛性，提高其柔性，降低抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值則需要借助于向混凝土中摻加化學(xué)外加劑，而在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)情況下是摻加聚合物。

目前我國高層建筑快速發(fā)展趨勢下，普通混凝土屋面不能滿足越來越多的使用要求（如高強(qiáng)度、高耐久性、多功能以及成本經(jīng)濟(jì)可行等等）。試制配新型的聚合物改性屋面混凝土，用于高層建筑多功能屋面需要。今天對高層建筑屋面，建筑設(shè)計(jì)要求可耐火性高、高耐久性、高抗?jié)B性、可做緊急直升機(jī)救援用停靠平臺(tái)、返修率低等等。

傳統(tǒng)混凝土屋面不能滿足其多功能的要求，造價(jià)也不經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)今我國北方地區(qū)多層至高層普通采用無保護(hù)層不上人卷材防水屋面及大坡面結(jié)構(gòu)防水屋面，前者優(yōu)點(diǎn)僅在于方便維護(hù)，卻有使用壽命短（設(shè)計(jì)使用年限僅為10到 15年，法定質(zhì)量保證期僅為5年），易受到摩擦沖擊損壞和凍融破壞；后者經(jīng)濟(jì)投入大，造價(jià)高出平屋面35%以上，且頂樓形成閣樓式非平屋面影響居住美觀進(jìn)一步降低房屋價(jià)格，在閣樓頂部直立面交界處存在難處理冷橋結(jié)構(gòu)，使內(nèi)部裝飾極其容易受潮侵蝕破壞，不符合今天我們對建筑結(jié)構(gòu)耐久性及美觀性的要求。

表1 試驗(yàn)配合比表

表2 速凍法300次凍融循環(huán)后質(zhì)量損失

表3 速凍法300次凍融循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量

本次研究擬采用按照不同配比將新型NBR-PVC聚合物粉末、PMMA、AL（OH）3 配以聚羧酸高性能減水劑、消泡劑等摻入聚合物改性屋面混凝土，試配出經(jīng)濟(jì)、高強(qiáng)、耐用的多功能屋面用混凝土（上人屋面，設(shè)計(jì)使用年限同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限）。那么就要著重研究它的凍融循環(huán)破壞下，抗凍性能和抗?jié)B性能。

1 試驗(yàn)原料及配合比表

1.1 試驗(yàn)原料

水泥 ： 河北省張家口市張北縣產(chǎn)，PO32.5級(jí)水泥，指標(biāo)符合國標(biāo)GB1752-1999；

聚合物：中國石油天然氣股份有限公司蘭州石化分公司產(chǎn)“昆侖”N41丁腈橡膠，天津大沽產(chǎn)pvc/slk-1000 PVC粉末；上海涇奇高分子材料有限公司產(chǎn)PMMA MG515;

細(xì)骨料： 標(biāo)準(zhǔn)砂4號(hào)，細(xì)度模數(shù)3.2;標(biāo)準(zhǔn)砂6號(hào)，細(xì)度模數(shù)2.9，級(jí)配1:1.2；

粗骨料：河北省張家口市張北縣產(chǎn)人工軋制花崗巖碎石，級(jí)配度良好；

粉煤灰： 張家口市熱電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰；

外加劑： 山東濟(jì)南鑫越化工主營k12十二烷基硫酸鈉混凝土引泡劑、 萘系高效減水劑、AL2（OH）3 等。

2，表中各原材料以質(zhì)量計(jì)，百分比是指外加劑摻量占膠凝材料百分比。

1.2 試驗(yàn)方法

以GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》中規(guī)定的試驗(yàn)方法，各配合比下作標(biāo)準(zhǔn)試塊，28天標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后放入凍融破壞試驗(yàn)箱用“速凍法”進(jìn)行300次凍融循環(huán)測試，之后測試其耐凍融循環(huán)破壞性能及多次凍融環(huán)境下抗?jié)B性能及耐沖擊耐摩擦性能。

2 試驗(yàn)結(jié)果和分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

2.2 試驗(yàn)分析

速凍法300次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，試件質(zhì)量損失△Wn均小于試驗(yàn)規(guī)范規(guī)定的5%，隨聚合物摻入量的增大，質(zhì)量損失大幅度降低，變化幅度在P=12%后變緩。相對動(dòng)彈性模量P損失，在試驗(yàn)中所有試件均滿足小于60%的設(shè)計(jì)要求，從損失的數(shù)值幅度變化看，摻入聚合物后，混凝土的相對動(dòng)彈性模量損失迅速降低，并且在P=10%變化最大最顯著，繼續(xù)增加聚合物摻入量，雖然仍舊提高混凝土耐相對動(dòng)彈性模量損失性能，但是變化曲線趨于平緩。

結(jié)語

BR-PVC聚合物粉末摻入新型多功能混凝土屋面的抗凍性能滿足設(shè)計(jì)要求，極大提高了混凝土屋面在凍融環(huán)境抗反復(fù)凍脹破壞能力。聚合物的 摻入改善了混凝土內(nèi)部孔隙率，提高了密實(shí)性，并極大增加了混凝土構(gòu)件實(shí)際使用年限及耐久性。在P=8%至12%之間，效果比較顯著，且經(jīng)濟(jì)效益比最優(yōu)。

[1]李光宇.橡膠粉混凝土抗凍性的研究[J].混凝土，2008（04）.

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[3]蘆華.低溫天氣下屋面混凝土表面凍融破壞原因分析[J].四川建筑.