关于NBR-PVC聚合物粉末掺入新型多功能混凝土屋面的抗冻性能的研究

赵爱东

（河北建筑工程学院，河北 张家口 075000）

概述

混凝土有许多众所周知的优点，例如有较高的强度，尤其是抗压强度，较好的耐久性，较强的适应性以及经济性等，使得混凝土一直以来都处于其他任何材料都无法完全取代的位置。但是，混凝土也有许多自身难于克服的缺陷，如它的抗拉或抗折强度较低，脆性大，柔度低，凝结硬化比较缓慢，干缩量大以及抗化学腐蚀能力不强等。混凝土材料是一种耐久性材料，但是本质上是一种非均匀的多孔材料，在二氧化碳、水、氯离子、硫酸盐等的介质的侵蚀作用下，不可避免受到外来因素的影响而腐蚀，混凝土会加速破坏，使用寿命大大缩短。我国北方地区屋面混凝土破坏形式主要表现为冻胀破坏。

因而，传统的混凝土向高性能、多功能、智能化混凝土发展时必然的趋势。通过改善水泥的性质，改变水泥混凝土的配合比；添加纤维材料，掺加外加剂等措施来改良水泥混凝土的性能，或使得混凝土能够满足特殊工程的要求。但是对混凝土最基本的力学性能（即刚度大，柔性小，抗压强度远大于抗拉强度）的改善，降低混凝土的刚性，提高其柔性，降低抗压强度与抗拉强度的比值则需要借助于向混凝土中掺加化学外加剂，而在实际应用中，大多数情况下是掺加聚合物。

目前我国高层建筑快速发展趋势下，普通混凝土屋面不能满足越来越多的使用要求（如高强度、高耐久性、多功能以及成本经济可行等等）。试制配新型的聚合物改性屋面混凝土，用于高层建筑多功能屋面需要。今天对高层建筑屋面，建筑设计要求可耐火性高、高耐久性、高抗渗性、可做紧急直升机救援用停靠平台、返修率低等等。

传统混凝土屋面不能满足其多功能的要求，造价也不经济。现今我国北方地区多层至高层普通采用无保护层不上人卷材防水屋面及大坡面结构防水屋面，前者优点仅在于方便维护，却有使用寿命短（设计使用年限仅为10到 15年，法定质量保证期仅为5年），易受到摩擦冲击损坏和冻融破坏；后者经济投入大，造价高出平屋面35%以上，且顶楼形成阁楼式非平屋面影响居住美观进一步降低房屋价格，在阁楼顶部直立面交界处存在难处理冷桥结构，使内部装饰极其容易受潮侵蚀破坏，不符合今天我们对建筑结构耐久性及美观性的要求。

表1 试验配合比表

表2 速冻法300次冻融循环后质量损失

表3 速冻法300次冻融循环后相对动弹性模量

本次研究拟采用按照不同配比将新型NBR-PVC聚合物粉末、PMMA、AL（OH）3 配以聚羧酸高性能减水剂、消泡剂等掺入聚合物改性屋面混凝土，试配出经济、高强、耐用的多功能屋面用混凝土（上人屋面，设计使用年限同结构设计使用年限）。那么就要着重研究它的冻融循环破坏下，抗冻性能和抗渗性能。

1 试验原料及配合比表

1.1 试验原料

水泥 ： 河北省张家口市张北县产，PO32.5级水泥，指标符合国标GB1752-1999；

聚合物：中国石油天然气股份有限公司兰州石化分公司产“昆仑”N41丁腈橡胶，天津大沽产pvc/slk-1000 PVC粉末；上海泾奇高分子材料有限公司产PMMA MG515;

细骨料： 标准砂4号，细度模数3.2;标准砂6号，细度模数2.9，级配1:1.2；

粗骨料：河北省张家口市张北县产人工轧制花岗岩碎石，级配度良好；

粉煤灰： 张家口市热电厂Ⅱ级粉煤灰；

外加剂： 山东济南鑫越化工主营k12十二烷基硫酸钠混凝土引泡剂、 萘系高效减水剂、AL2（OH）3 等。

2，表中各原材料以质量计，百分比是指外加剂掺量占胶凝材料百分比。

1.2 试验方法

以GB/T50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》中规定的试验方法，各配合比下作标准试块，28天标准养护后放入冻融破坏试验箱用“速冻法”进行300次冻融循环测试，之后测试其耐冻融循环破坏性能及多次冻融环境下抗渗性能及耐冲击耐摩擦性能。

2 试验结果和分析

2.1 试验结果

2.2 试验分析

速冻法300次冻融循环试验后，试件质量损失△Wn均小于试验规范规定的5%，随聚合物掺入量的增大，质量损失大幅度降低，变化幅度在P=12%后变缓。相对动弹性模量P损失，在试验中所有试件均满足小于60%的设计要求，从损失的数值幅度变化看，掺入聚合物后，混凝土的相对动弹性模量损失迅速降低，并且在P=10%变化最大最显著，继续增加聚合物掺入量，虽然仍旧提高混凝土耐相对动弹性模量损失性能，但是变化曲线趋于平缓。

结语

BR-PVC聚合物粉末掺入新型多功能混凝土屋面的抗冻性能满足设计要求，极大提高了混凝土屋面在冻融环境抗反复冻胀破坏能力。聚合物的 掺入改善了混凝土内部孔隙率，提高了密实性，并极大增加了混凝土构件实际使用年限及耐久性。在P=8%至12%之间，效果比较显著，且经济效益比最优。

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