2023 TDA 6-2 ONGOING
发布时间: 2024/07/09 发布者： 原创 浏览量：
| 项目编号：2023TDA 6-2
项目名称：结构用梯度强化聚合物改性混凝土的研究及示范
承担单位：同济大学 参与单位：中国建筑材料科学研究总院有限公司、清华大学、上海公路桥梁（集团）有限公司     |
项目负责人： 卢子臣  |
研究背景：
受交通密度增大、超载超速等服役荷载与恶劣环境条件的耦合影响，公路、桥梁等结构混凝土面层经常出现破坏过早、服役寿命短等问题，极大影响其使用性能并大幅增加了维修成本。聚合物改性混凝土（PMC）可以提高混凝土韧性及粘结强度，赋予混凝土优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐冻融等性能。因此PMC的应用是解决路面面层过早破坏的重要途径。然而，聚合物的高成本是制约其大量应用的一个重要因素。因此，如何实现聚合物在混凝土面层重点区域的局部富集，实现面层结构性能梯度分布，在提高水泥混凝土路面性能的同时，降低聚合物掺量，减小其建造成本，是一个亟需解决的重要问题。
研究目标：
1. 开发响应速率快、程度高的聚合物乳液，研发聚合物混凝土施工设备，设计混凝土面层复合梯度结构；
2. 提升聚合物改性混凝土的机械性能和耐久性能；
3. 解决当前公路、桥梁等结构混凝土面层材料过早破坏的难题。
中期进展：
1. 开发了梯度强化聚合物改性混凝土层间结合技术，解决了聚合物改性混凝土高韧性与高强度之间的矛盾；基于有机无机互穿网络理论、高密实高相容界面增强技术及多尺度纤维增韧技术，形成了梯度强化聚合物改性混凝土制备技术及层间结合评价方法。
2. 成功制得了固含量达30%、磁响应性强的苯丙胶乳，为规模化制备奠定基础。
3. 在不同梯度结构设计下，明晰了三种类型的聚合物乳液在不同梯度掺量下对水泥砂浆抗压强度、抗折强度、粘结强度和抗冻性的影响。阐明了普通聚合物乳液改性砂浆和聚合物改性偏高岭土基水泥砂浆的水化和力学性能的影响。
4. 模拟了界面强度、弹性模量、热膨胀系数单因素变化下，普通水泥混凝土路面和梯度水泥混凝土路面的层间损伤与面层受力特性，对比分析了梯度水泥混凝土路面在减小层间损伤脱粘与面层所受应力状态方面的独特优势。
阶段性项目成果：
论文 2：潘哗，卢子臣，杨晓杰，等. 水玻璃种类对聚合物改性碱激发矿渣性能的影响, 2023，已收录；
标准：CECS标准《聚合物改性混凝土路面应用技术规程》
阶段性项目成果：
论文 1：潘哗，卢子臣. 聚合物掺量梯度变化对水泥砂浆性能的影响，第10届全国商品砂浆学术交流会，2023.
论文 2：潘哗，卢子臣，杨晓杰，等. 水玻璃种类对聚合物改性碱激发矿渣性能的影响, 2023，已收录；
标准：CECS标准《聚合物改性混凝土路面应用技术规程》