聚合物浸渍混凝土的增强机理是什么?

水泥混凝土经过聚合物浸渍后,虽然在外观上与原来基本一样,但其内部结构和一些性能发生了变化,特别是在力学性能方面发生了根本性变化。因此可见,聚合物浸渍混凝土的增强效果是最明显的。

经过养护硬化后的混凝土,原来是内部含有尺寸大小不等的缝隙和水隙的多孔性复合材料。根据混凝土水化硬化的缝隙计算,毛细孔的含量一般在5%~40%范围内,如此大量的缝隙大大降低了水泥混凝土的强度和其他性能。

聚合物浸渍混凝土的浸渍原理,能够获得聚合物浸渍混凝土的增强机理,主要是包含以下几个方面:

1.混凝土中的毛细孔被聚合物所浸渍添充,减小了混凝土的缝隙,增加了混凝土的密实度,从而提高了混凝土的强度和其他性能。经浸渍后混凝土复合材料的强度,可按下式计算:

Sc=816V1(1-P)

式中:

Sc——混凝土浸渍后混合材料的强度(MPa);

V1——未浸渍前混凝土体积百分率(%);

P——混凝土的孔隙率(%)。

2.聚合物浸渍使水泥石本身强度获得增强,同时骨料的粘结强度也获得提高。水泥在水化后的主要是水化物为C-S-H凝胶、氢氧化钙等,而在C-S-H凝胶中又含有28%的凝胶孔,聚合物浸渍后增加了对凝胶孔的添充,从而提高C-S-H的密实度,使水泥浆体本身的强度获得提高。

普通水泥混凝土在破坏时,主要是发生在浆体与骨料的界面处,界面的主要是特征表现为孔隙率高和粘结强度低,聚合物浸渍到此区域并发生聚合后,不但添充了界面处的缝隙,并且增加了骨料与基体的粘结,从而提高了混凝土的整体强度。

3.聚合物浸渍混凝土的断裂韧性增加。聚合物浸渍混凝土如选用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁脂混合物浸渍,可明显增加混凝土的延性。聚合物浸渍混凝土的应力-应变曲线,如图8-2所示。

从图8-2中能够看出:聚合物浸渍混凝土的应力-应变曲线,在达到最大应力后具有很长的分支。聚合物浸渍混凝土的强度极限远远地高于未经浸渍的混凝土,从而增加了混凝土的断裂韧性,能够避免发生脆性断裂。

综上所述,混凝土经过浸渍后能够得出以下结果:

(1)由于浸渍液添充混凝土的缝隙之中,能够大大减少混凝土的孔隙率,改变其孔径分布,从而提高了混凝土的强度。

(2)由于改变了裂缝顶端周围的应力场,且在基体中调整了应力集中,从而使其受力趋于合理。

(3)由于聚合物浸渍液与水泥均匀地混合在一起,有效地改善了水泥浆体-骨料的粘结和混凝土的断裂过程。

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