摘 要

海工混凝土是指海洋工程所用的混凝土，也称海洋混凝土。海工混凝土常常面临被腐蚀从而严重影响其寿命的问题。因此，研究聚合物对海工混凝土的强度提升和抗腐蚀性成为了一项重要的课题。本文通过使用单组分水性环氧树脂、双组份水性环氧树脂以及单组分水性氟碳树脂作为聚合物，分别探究了拌和方式、是否添加消泡剂、消泡剂掺量、聚合物掺量、养护制度对其力学性能和抗氯离子渗透性能的影响，结果表明：1、单组分水性环氧树脂，拌和方式和养护制度对其力学性能影响不大；2、双组份水性环氧树脂，添加消泡剂能有效改善混凝土的力学性能，同时消泡剂掺量达到一定数值时能有效改善其力学性能，双组份水性环氧树脂掺量对其力学性能改善不明显，但能增加其柔性，具有一定的増韧性，标准水养法要优于干湿养护法；3、单组分水性氟碳树脂对力学性能改善不明显，干湿养护法要优于标准水养法，而其折压比随聚合物掺量所反映的变化规律并不强；4、在聚合物的选择上面来看，使用双组份水性环氧树脂要比使用单组份水性氟碳树脂更好的改善抗折强度，而对于抗压强度，目前实验还未能证明哪种聚合物具有优越性；5、在抗氯离子渗透性能方面，水性环氧树脂掺量为2.5%时能显著改善抗氯离子渗透性能，使用水性环氧树脂作为聚合物比使用水性氟碳树脂更能提高水泥砂浆的抗氯离子渗透性能。

关键词：海洋环境 聚合物 混凝土 抗氯离子渗透性

Effect of Polymer on marine concrete resistance to chloride ion penetration

Abstract

Marine concrete means of marine works with concrete, also known as the sea of concrete.Marine concrete often face is etched so as to seriously affect their life problems.Therefore, the study of marine concrete polymer strength and corrosion resistance improvement becomes an important issue. In this study, by using a single-component epoxy resin, waterborne two-component epoxy and single component water-based fluorocarbon resin as a polymer, we were explored mixing manner, whether to add defoamer content, polymer content, the impact of curing system on mechanical properties and resistance to chloride ion penetration. The results show that: in the case of using a one-component waterborne epoxy resin, the mixing method and curing system has little effect on mechanical properties; In the case of two-component water-based epoxy resin, adding defoamer can effectively improve the mechanical properties of concrete, and defoamers content reaches a certain value can improve its mechanical properties, and two-component waterborne epoxy resin content not improve its mechanical properties, but it can increase its flexibility, with a certain toughness zo, and the method of raising the standard of water is superior to wet and dry curing method; In the one-component aqueous fluorocarbon resin, the one-component aqueous fluorocarbon resin not improve its mechanical properties, and wet and dry curing method is superior to the method of raising the standard of water, and regular changes in their fold compression ratios with the polymer content reflected not obvious. Meanwhile, in view of the choice of polymer, compared to the one-component aqueous fluorocarbon resin, two-component waterborne epoxy resin to better improve the bending strength, and for the compressive strength, the current experiments also failed to demonstrate superiority which polymer.In terms of resistance to chloride ion penetration，waterborne epoxy resin content of 2.5% by significantly improved resistance to chloride ion permeability, water-based epoxy resin as compared with an aqueous polymer fluorocarbon resin can enhance the resistance to chloride ion permeability of cement mortar.

Key words: marine environment; polymer; concrete; chlorine ion penetration resistance

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 聚合物改性水泥混凝土概述 1

1.3 聚合物改性水泥混凝土研究进展 2

1.3.1 聚合物改性水泥基材料研究进展 2

1.3.2 聚合物和外加剂复合改性水泥基材料研究进展 3

1.3.3聚合物水泥混凝土抗氯离子渗透性能研究进展 3

1.3.4 聚合物乳液和填料共掺改性水泥基材料研究进展 4

1.3.5 无皂乳液改性水泥基材料研究进展 4

1.3.6 碳纳米管材料研究进展 5

1.4 聚合物水泥混凝土目前存在的问题 5

1.5 研究内容和技术路线 6

1.5.1 研究内容 6

1.5.2 技术路线 6

第二章 实验原材料及方法 8

2.1 实验原材料 8

2.2 砂浆配合比 9

2.3 实验器材 10

2.4 实验方法 11

2.4.1 实验前准备 11

2.4.2 成型流程 11

2.4.3 养护制度 12

2.4.4 性能测试 12

第三章 实验结果及讨论 14

3.1 单组分水性环氧树脂的探究 14

3.1.1 拌和方式的影响 14

3.1.2 养护制度的影响（机械拌和） 15

3.2 双组份水性环氧树脂的探究 16

3.2.1不加消泡剂的情况 16

3.2.2 消泡剂掺量的影响 17

3.2.3聚合物掺量的影响 19

3.2.4 养护制度的影响 20

3.3单组份水性氟碳树脂的探究 22

3.3.1 聚合物掺量的影响 22

3.3.2 养护制度的影响 24

3.4氯离子扩散系数的测定和结果分析 26

3.5微观结构分析 29

第四章 结论与展望 31

4.1 结论 32

4.2 展望 32

参考文献 33

致谢 37

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

混凝土服役寿命是有一定的期限的，其期限过早的衰减和失效已成为当今混凝土科学与工程界面临的一项重大的世界性难题，已经得到国内外相关行业专家的重大关注^[1]。用混凝土建造的建筑物在使用期间常常会受到腐蚀介质的侵蚀，从而减少建筑物的服役寿命，特别是在海洋环境中。海水中所含的化学成分能够带来混凝土溶蚀破坏、碱-骨料反应等一系列问题，而且在寒冷地区也可能出现冻融破坏等现象，海浪及海水中的悬浮物严重冲击和破坏混凝土的结构，同时，海水或海风中的氯离子能引起混凝土结构腐蚀，而氯离子引发的腐蚀又是导致混凝土结构耐久性下降的罪魁祸首。通过国内外文献了解到：海洋恶劣环境下的混凝土建筑物经常会过早损坏，寿命一般在二十至三十年左右，离我们所希望服役一百年以上的寿命相距甚远。损坏的这些构筑物往往需要大量人力物力去修复，从而给我们生产生活带来巨大的经济损失。

为了解决这类问题，业界将目光投向了聚合物混凝土上。我们知道，聚合物混凝土可分成三类，包括聚合物浸渍混凝土(PIC)、聚合物树脂混凝土(PC)以及聚合物水泥混凝土(PCC)^[2-4]。最近几年以来，聚合物改性水泥复合材料因为其高性能、多功能性以及它的可持续性越来越受到人们的关注，并且得到了广泛的应用。国际上常常将聚合物改性水泥复合材料用于混凝土裂缝上的修补、损坏的混凝土结构上的恢复、混凝土表面的修补和现有混凝土结构的牢固等^[5]。

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