關于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

（河北建筑工程學院，河北 張家口 075000）

概述

混凝土有許多眾所周知的優點，例如有較高的強度，尤其是抗壓強度，較好的耐久性，較強的適應性以及經濟性等，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度較低，脆性大，柔度低，凝結硬化比較緩慢，干縮量大以及抗化學腐蝕能力不強等。混凝土材料是一種耐久性材料，但是本質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，混凝土會加速破壞，使用壽命大大縮短。我國北方地區屋面混凝土破壞形式主要表現為凍脹破壞。

因而，傳統的混凝土向高性能、多功能、智能化混凝土發展時必然的趨勢。通過改善水泥的性質，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性能（即剛度大，柔性小，抗壓強度遠大于抗拉強度）的改善，降低混凝土的剛性，提高其柔性，降低抗壓強度與抗拉強度的比值則需要借助于向混凝土中摻加化學外加劑，而在實際應用中，大多數情況下是摻加聚合物。

目前我國高層建筑快速發展趨勢下，普通混凝土屋面不能滿足越來越多的使用要求（如高強度、高耐久性、多功能以及成本經濟可行等等）。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，建筑設計要求可耐火性高、高耐久性、高抗滲性、可做緊急直升機救援用停靠平臺、返修率低等等。

傳統混凝土屋面不能滿足其多功能的要求，造價也不經濟。現今我國北方地區多層至高層普通采用無保護層不上人卷材防水屋面及大坡面結構防水屋面，前者優點僅在于方便維護，卻有使用壽命短（設計使用年限僅為10到 15年，法定質量保證期僅為5年），易受到摩擦沖擊損壞和凍融破壞；后者經濟投入大，造價高出平屋面35%以上，且頂樓形成閣樓式非平屋面影響居住美觀進一步降低房屋價格，在閣樓頂部直立面交界處存在難處理冷橋結構，使內部裝飾極其容易受潮侵蝕破壞，不符合今天我們對建筑結構耐久性及美觀性的要求。

表1 試驗配合比表

表2 速凍法300次凍融循環后質量損失

表3 速凍法300次凍融循環后相對動彈性模量

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，試配出經濟、高強、耐用的多功能屋面用混凝土（上人屋面，設計使用年限同結構設計使用年限）。那么就要著重研究它的凍融循環破壞下，抗凍性能和抗滲性能。

1 試驗原料及配合比表

1.1 試驗原料

水泥 ： 河北省張家口市張北縣產，PO32.5級水泥，指標符合國標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“昆侖”N41丁腈橡膠，天津大沽產pvc/slk-1000 PVC粉末；上海涇奇高分子材料有限公司產PMMA MG515;

細骨料： 標準砂4號，細度模數3.2;標準砂6號，細度模數2.9，級配1:1.2；

粗骨料：河北省張家口市張北縣產人工軋制花崗巖碎石，級配度良好；

粉煤灰： 張家口市熱電廠Ⅱ級粉煤灰；

外加劑： 山東濟南鑫越化工主營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，表中各原材料以質量計，百分比是指外加劑摻量占膠凝材料百分比。

1.2 試驗方法

以GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》中規定的試驗方法，各配合比下作標準試塊，28天標準養護后放入凍融破壞試驗箱用“速凍法”進行300次凍融循環測試，之后測試其耐凍融循環破壞性能及多次凍融環境下抗滲性能及耐沖擊耐摩擦性能。

2 試驗結果和分析

2.1 試驗結果

2.2 試驗分析

速凍法300次凍融循環試驗后，試件質量損失△Wn均小于試驗規范規定的5%，隨聚合物摻入量的增大，質量損失大幅度降低，變化幅度在P=12%后變緩。相對動彈性模量P損失，在試驗中所有試件均滿足小于60%的設計要求，從損失的數值幅度變化看，摻入聚合物后，混凝土的相對動彈性模量損失迅速降低，并且在P=10%變化最大最顯著，繼續增加聚合物摻入量，雖然仍舊提高混凝土耐相對動彈性模量損失性能，但是變化曲線趨于平緩。

結語

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計要求，極大提高了混凝土屋面在凍融環境抗反復凍脹破壞能力。聚合物的 摻入改善了混凝土內部孔隙率，提高了密實性，并極大增加了混凝土構件實際使用年限及耐久性。在P=8%至12%之間，效果比較顯著，且經濟效益比最優。

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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.