關于NBR-PVC聚合物改性屋面混凝土耐磨性能的研究

吳向宇（長春建筑學院，吉林 長春 130000）

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關于NBR-PVC聚合物改性屋面混凝土耐磨性能的研究

吳向宇
（長春建筑學院，吉林 長春 130000）

摘 要：應對我國今天北方地區樓房頂層經常性出現滲水性防水層破壞而導致的大量因返修和維護而產生的巨額費用和社會不良效應，設計耐久性強的聚合物改性混凝土屋面，從而降低返修率，增長防水層的使用設計壽命。本次試驗設計將聚合物pvc/slk-1000 PVC粉末及樹脂PMMA按比例混合，摻入混凝土屋面結構，驗證隨聚合物摻量的增加，極大地增強了混凝土屋面的耐磨性能。

關鍵詞：聚合物改性；雙摻；耐磨性能

今天，隨著科技和經濟的發展，建筑的高度越來越高，更多的發達國家立法將超高層頂部設置直升機平臺以應對緊迫的社會及應急救援需要，但是我國在此方面并沒有相應的規定。今天我國北方地區經濟發展，因城市土地成本的提高，建筑高度也隨之極大增長（如北京已經立法，中心城區住宅審批最低層數限制為26層等），這對北方地區極容易遭受自然和認為損壞的屋面結構來說，提出更多新的設計和使用要求。

現在住建部規定住宅結構設計，一般住宅屋頂屋面防水設計使用年限即質量缺陷責任期為5年，而房屋主體及基礎設計使用年限為50年，即理論上，在業主取得房屋使用權后，要進行10次或以上屋面防水維修維護處理措施，嚴重影響人民生產生活，并使頂層樓層價格直線降低。如北京東環某小區，樓面均價40000元，但頂層價格僅為31000元。現在屋面防水層一般使用材料為卷材防水，但是大多數卷材自身設計使用壽命僅為15年。即即使施工技術到位，質量保障完整，但是僅僅材料使用壽命就決定了15年后必然出現質量問題。所以，現在高層住宅屋面防水的問題在于建材材料選取不當、設計使用年限偏低和無法高性能多功能適應新的社會需要。

高層建筑及超高層建筑屋面常設計為上人屋面，即屋面結構上允許人為活動，因而常發生磨損性破壞。同北方道路路面破壞機理相同，長時間出于凍融狀態下，超限度磨損也是上人屋面使用壽命遞減的一個重要因素。在土地價格天價上漲，人均活動空間受到壓縮，高層樓層頂拓展為人為活動空間是今天小區園區設計的新需要，新的多功能防水上人屋面設計成為迫切的需要。

本次研究擬采用聚合物混凝土技術，設計新型多功能上人屋面。具體設計參數如下：

基層為C25普通細石混凝土5mm厚，第一道聚合物防水砂漿找平；

屋面保溫層為8mm厚苯顆粒保溫層聚合物水泥砂漿混合攪拌填涂滾壓，空間支撐為上下雙層直徑6mmU235鋼筋網，馬凳筋1～1.5個/平方米；

排氣孔空間設計橫移，設計為屋檐口下水平探出，南面和北面雙向設計。

結構防水層為15mm厚聚合物改性防水混凝土，結構找坡千分之五，屋脊線四方排水坡度設計，女兒墻下檐口處加強處理；

面層雙次壓光，涂膜養護不低于15天。

聚合物改善混凝土的性能主要是通過改善混凝土兩種形式上的結構，從而提高混凝土的各種物理和化學性能。在物理層面：聚合物凝結后的結合膜包裹水泥膠體表面，或充斥整個聚合物及水泥水化物網狀空間，互相填充，互相支撐。在化學層面：聚合物之間各種連接和鉸鏈因化學鍵而形成的界面結構，會被通過促進界面增強法來形成。兩種形式上的改善或一或二，都可以增強和改善混凝土的界面效果，微觀角度即為聚合物及水泥活性獲得增強。

本次設計為使用pvc/slk-1000 PVC粉末，配合酚醛樹脂PMMA雙摻，按1∶1比例混合，摻入普通聚合物混凝土屋面，配以氫氧化鋁改善pH值為混凝土合適pH值，聚羧酸高性能減水劑、消泡劑等改善混凝土的基本性能，配置適合我國北方（包括年最低低溫氣溫長時間低于-20℃的地區）高層和超高層結構設計使用的上人型聚合物改性混凝土屋面。

此次試驗為該新型聚合物改性防水上人屋面綜合性能試驗測試中耐磨性能測試。

1　試驗原料及配合比表

1.1試驗原料及產地

河北省張家口市本地產325號水泥，中國石油天然氣股份有限公司河北石化分公司產“力申丁腈橡膠，河北唐山pvc/ slk-K PVC粉末；上海申中高分子材料有限公司產PMMA；普通河砂（中級2/3級配），河北沽源縣河卵石，河北沙嶺子電廠一級粉煤灰，山東濟南K12混凝土引泡劑和O12減水劑等。

1.2NBR-PVC聚合物改性混凝土配合比表見表1。

表1　NBR-PVC聚合物改性混凝土配合比表

試驗中因聚合物混凝土粘稠度增高，故工作性能略有下降，測試施工溫度應該零上十到三十五攝氏度，避免惡劣氣候造成混凝土工作性能降低。

2　試驗依據

《GBT50082-2009普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》。

《DL/T5126-2001聚合物改性水泥砂漿試驗規程》。

3　試驗方法

本方法適用于配合比設計階段的室內試驗，以檢驗混凝土的抗磨性，按規范消磨混凝土試件，以混凝土試件單位時間或周期損失質量作為抗磨性指標。

規定的磨損方式磨削，以試件磨損面上單位面積的磨損量作為評定混凝土抗磨性的相對指標。

儀器與材料選樣：混凝土磨耗試驗機、磨頭花輪刀片、試模、混凝土攪拌機、混凝土震動臺、烘箱、電子秤。

方法與試驗步驟

3.1準備150mm×50mm×150mm的立方體標準試件，每一組三個試件。

3.2試件養護到28天從養護地點取出，自然干燥處理12h，繼而放入60±5℃烘箱中12小時至質量不再變化。

3.3試件烘干處理后常溫下，刷凈稱重，記下當時的質量m1，該質量m1作為試件的原始質量。（稱量精確至1g）

3.4將試件放置耐磨機的水平轉盤，標準規范下磨損，然后取下時間刷凈稱重，并記下相應的質量m2（稱量精確到1g）。

3.5計算

磨耗量

G=（m1-m2）/0.0125

G：單位面積的磨耗量kg/m2

m1：試件的原始質量kg

m2：試件磨損之后的質量kg

0.125：試件的磨耗面積m2

以每組三塊試件的損失量的平均值作為結果，精確到0.001kg/m2，若有其中的任意一塊磨損超過平均值數值的15%，該數值剔除，取余下兩塊試件結果的平均值，如果有兩塊超過平均的15%，則試件重做。

4　試驗結果（見表2）

表2　磨損試驗數據表10　℃～35℃

另在不同氣候條件下的試驗結果見表3～表5。

表3　磨損試驗數據表0　℃

表4　磨損試驗數據表5　℃

表5　磨損試驗數據表45　℃

結論

隨著聚合物的摻入量的增大，混凝土的耐磨性有明顯提高；在P=10%達到最高，提高價值效率310%。混凝土耐磨性的提高的頻率在P=7%～8%達到最大，隨后雖然仍舊增長，但是頻率逐漸降低；當聚合物加入主要為聚合物與無機物之間僅以機械形式相互填充，極大地通過增強密實性來改善混凝土的空隙結構，從而使耐磨性能得到提高。新型聚合物混凝土只適合在10℃～35℃范圍內施工。

參考文獻

[1]羅琦.橡膠粒子改性混凝土物理力學性能及耐久性的研究[J].混凝土，2010 （01）.

[2]何娟，楊長輝.聚合物改性混凝土的研究[J].混凝土，2009（05）：235.

中圖分類號：TU528.04

文獻標識碼：A