关于NBR-PVC聚合物改性屋面混凝土耐磨性能的研究

吴向宇（长春建筑学院，吉林 长春 130000）



关于NBR-PVC聚合物改性屋面混凝土耐磨性能的研究

吴向宇
（长春建筑学院，吉林 长春 130000）

摘 要：应对我国今天北方地区楼房顶层经常性出现渗水性防水层破坏而导致的大量因返修和维护而产生的巨额费用和社会不良效应，设计耐久性强的聚合物改性混凝土屋面，从而降低返修率，增长防水层的使用设计寿命。本次试验设计将聚合物pvc/slk-1000 PVC粉末及树脂PMMA按比例混合，掺入混凝土屋面结构，验证随聚合物掺量的增加，极大地增强了混凝土屋面的耐磨性能。

关键词：聚合物改性；双掺；耐磨性能

今天，随着科技和经济的发展，建筑的高度越来越高，更多的发达国家立法将超高层顶部设置直升机平台以应对紧迫的社会及应急救援需要，但是我国在此方面并没有相应的规定。今天我国北方地区经济发展，因城市土地成本的提高，建筑高度也随之极大增长（如北京已经立法，中心城区住宅审批最低层数限制为26层等），这对北方地区极容易遭受自然和认为损坏的屋面结构来说，提出更多新的设计和使用要求。

现在住建部规定住宅结构设计，一般住宅屋顶屋面防水设计使用年限即质量缺陷责任期为5年，而房屋主体及基础设计使用年限为50年，即理论上，在业主取得房屋使用权后，要进行10次或以上屋面防水维修维护处理措施，严重影响人民生产生活，并使顶层楼层价格直线降低。如北京东环某小区，楼面均价40000元，但顶层价格仅为31000元。现在屋面防水层一般使用材料为卷材防水，但是大多数卷材自身设计使用寿命仅为15年。即即使施工技术到位，质量保障完整，但是仅仅材料使用寿命就决定了15年后必然出现质量问题。所以，现在高层住宅屋面防水的问题在于建材材料选取不当、设计使用年限偏低和无法高性能多功能适应新的社会需要。

高层建筑及超高层建筑屋面常设计为上人屋面，即屋面结构上允许人为活动，因而常发生磨损性破坏。同北方道路路面破坏机理相同，长时间出于冻融状态下，超限度磨损也是上人屋面使用寿命递减的一个重要因素。在土地价格天价上涨，人均活动空间受到压缩，高层楼层顶拓展为人为活动空间是今天小区园区设计的新需要，新的多功能防水上人屋面设计成为迫切的需要。

本次研究拟采用聚合物混凝土技术，设计新型多功能上人屋面。具体设计参数如下：

基层为C25普通细石混凝土5mm厚，第一道聚合物防水砂浆找平；

屋面保温层为8mm厚苯颗粒保温层聚合物水泥砂浆混合搅拌填涂滚压，空间支撑为上下双层直径6mmU235钢筋网，马凳筋1～1.5个/平方米；

排气孔空间设计横移，设计为屋檐口下水平探出，南面和北面双向设计。

结构防水层为15mm厚聚合物改性防水混凝土，结构找坡千分之五，屋脊线四方排水坡度设计，女儿墙下檐口处加强处理；

面层双次压光，涂膜养护不低于15天。

聚合物改善混凝土的性能主要是通过改善混凝土两种形式上的结构，从而提高混凝土的各种物理和化学性能。在物理层面：聚合物凝结后的结合膜包裹水泥胶体表面，或充斥整个聚合物及水泥水化物网状空间，互相填充，互相支撑。在化学层面：聚合物之间各种连接和铰链因化学键而形成的界面结构，会被通过促进界面增强法来形成。两种形式上的改善或一或二，都可以增强和改善混凝土的界面效果，微观角度即为聚合物及水泥活性获得增强。

本次设计为使用pvc/slk-1000 PVC粉末，配合酚醛树脂PMMA双掺，按1∶1比例混合，掺入普通聚合物混凝土屋面，配以氢氧化铝改善pH值为混凝土合适pH值，聚羧酸高性能减水剂、消泡剂等改善混凝土的基本性能，配置适合我国北方（包括年最低低温气温长时间低于-20℃的地区）高层和超高层结构设计使用的上人型聚合物改性混凝土屋面。

此次试验为该新型聚合物改性防水上人屋面综合性能试验测试中耐磨性能测试。

1　试验原料及配合比表

1.1试验原料及产地

河北省张家口市本地产325号水泥，中国石油天然气股份有限公司河北石化分公司产“力申丁腈橡胶，河北唐山pvc/ slk-K PVC粉末；上海申中高分子材料有限公司产PMMA；普通河砂（中级2/3级配），河北沽源县河卵石，河北沙岭子电厂一级粉煤灰，山东济南K12混凝土引泡剂和O12减水剂等。

1.2NBR-PVC聚合物改性混凝土配合比表见表1。

表1　NBR-PVC聚合物改性混凝土配合比表

试验中因聚合物混凝土粘稠度增高，故工作性能略有下降，测试施工温度应该零上十到三十五摄氏度，避免恶劣气候造成混凝土工作性能降低。

2　试验依据

《GBT50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》。

《DL/T5126-2001聚合物改性水泥砂浆试验规程》。

3　试验方法

本方法适用于配合比设计阶段的室内试验，以检验混凝土的抗磨性，按规范消磨混凝土试件，以混凝土试件单位时间或周期损失质量作为抗磨性指标。

规定的磨损方式磨削，以试件磨损面上单位面积的磨损量作为评定混凝土抗磨性的相对指标。

仪器与材料选样：混凝土磨耗试验机、磨头花轮刀片、试模、混凝土搅拌机、混凝土震动台、烘箱、电子秤。

方法与试验步骤

3.1准备150mm×50mm×150mm的立方体标准试件，每一组三个试件。

3.2试件养护到28天从养护地点取出，自然干燥处理12h，继而放入60±5℃烘箱中12小时至质量不再变化。

3.3试件烘干处理后常温下，刷净称重，记下当时的质量m1，该质量m1作为试件的原始质量。（称量精确至1g）

3.4将试件放置耐磨机的水平转盘，标准规范下磨损，然后取下时间刷净称重，并记下相应的质量m2（称量精确到1g）。

3.5计算

磨耗量

G=（m1-m2）/0.0125

G：单位面积的磨耗量kg/m2

m1：试件的原始质量kg

m2：试件磨损之后的质量kg

0.125：试件的磨耗面积m2

以每组三块试件的损失量的平均值作为结果，精确到0.001kg/m2，若有其中的任意一块磨损超过平均值数值的15%，该数值剔除，取余下两块试件结果的平均值，如果有两块超过平均的15%，则试件重做。

4　试验结果（见表2）

表2　磨损试验数据表10　℃～35℃

另在不同气候条件下的试验结果见表3～表5。

表3　磨损试验数据表0　℃

表4　磨损试验数据表5　℃

表5　磨损试验数据表45　℃

结论

随着聚合物的掺入量的增大，混凝土的耐磨性有明显提高；在P=10%达到最高，提高价值效率310%。混凝土耐磨性的提高的频率在P=7%～8%达到最大，随后虽然仍旧增长，但是频率逐渐降低；当聚合物加入主要为聚合物与无机物之间仅以机械形式相互填充，极大地通过增强密实性来改善混凝土的空隙结构，从而使耐磨性能得到提高。新型聚合物混凝土只适合在10℃～35℃范围内施工。

参考文献

[1]罗琦.橡胶粒子改性混凝土物理力学性能及耐久性的研究[J].混凝土，2010 （01）.

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

中图分类号：TU528.04

文献标识码：A