肖 亮

（江西省吉安市新干縣水庫(kù)建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，江西 吉安 331306）

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 水泥此研究采用符合《通用硅酸鹽水泥》的P.042.5普通硅酸鹽水泥。水泥的物理特性和化學(xué)成分表（略）。

1.1.2 骨料

用破碎玄武巖作為制備混凝土粗骨料，其物理特性表（略）。用水洗砂作為制備混凝土細(xì)骨料，其物理特性表（略）。

1.1.3 廢棄聚合物

所用的三種廢棄聚合物，分別是粉碎并粘合垃圾袋和塑料袋獲得的低密度聚乙烯（LDPE），粉碎液體除臭劑燒瓶獲得的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET），從無(wú)用輪胎面回收的天然橡膠纖維（NRF）。三種廢棄聚合物和砂的篩分結(jié)果圖（略）。

1.2 混凝土配合比

為了滿足混凝土的良好工作性，對(duì)混凝土混合料的配比進(jìn)行了優(yōu)化。水膠比設(shè)置為0.45，通過(guò)調(diào)節(jié)聚羧酸醚（PCE）高效減水劑的添加量將坍落度控制在（30±10）mm，在混合料中分別添加質(zhì)量百分比為2.50%、5.00%和7.50%的LDPE、PET 和NRF部分替代細(xì)骨料（0%替代率為對(duì)照組，編號(hào)為S0）?；炷恋呐浜媳仍敿?xì)信息表（略）。

1.3 抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度測(cè)試

據(jù)《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，每個(gè)編號(hào)均制備三個(gè)尺寸150 mm×150 mm×150 mm的立方體試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下于7 d、14 d 和28 d 齡期抗壓強(qiáng)度測(cè)試。每個(gè)編號(hào)均制備三個(gè)尺寸為直徑150 mm×高300 mm 的圓柱體試件，28 d 齡期抗拉強(qiáng)度測(cè)試。

1.4 抗沖磨性能測(cè)試

據(jù)《水工建筑物抗沖磨防空蝕混凝土技術(shù)規(guī)范》，水下法抗沖磨性能分析。澆筑尺寸為直徑300 mm×高100 mm的圓柱體試樣。在相對(duì)濕度≥95%和溫度（23±2）℃的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d后，以0%、2.50%和5.00%（重量百分比）的摻量對(duì)三種聚合物的水下侵蝕磨損性能測(cè)試。

1.5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，分別以廢棄聚合物（LDPE、PET 和NRF）2.50%和5.00%的替代率制備混凝土，用于大壩溢洪道表面。

在充分觀察溢洪道的混凝土表層缺陷后，選擇相應(yīng)的修復(fù)點(diǎn)。識(shí)別混凝土表面缺陷，并劃定其區(qū)域。以尺寸為750 mm×750 mm的范圍作為修復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)面積。超過(guò)750 mm的點(diǎn)，進(jìn)行矩形修復(fù)，保持修復(fù)區(qū)域不變。這樣，每一種類型的材料的性能都有一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)。

在修復(fù)的區(qū)域內(nèi)使用含有特殊金剛石圓盤的鋸子濕式切割。切割加工后，用機(jī)電錘刻蝕加工。利用設(shè)備進(jìn)行初始工作和去除降解材料，直到在混凝土中找到?jīng)]有缺陷或空隙的表面?，F(xiàn)場(chǎng)混凝土制備使用和試驗(yàn)過(guò)程中相同的程序。利用水的噴射對(duì)修復(fù)點(diǎn)清洗，清除所有灰塵和被清除材料碎片。

對(duì)修復(fù)材料和大壩上樣品的抗粘連性的初步研究表明，有必要在干燥的底層表面施加粘性橋。因此使用高粘度的環(huán)氧樹(shù)脂作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的粘合劑。用抹刀把修復(fù)混凝土放在基板上，用塔架壓實(shí)，以改善接觸，消除密閉氣泡。最后利用金屬板進(jìn)行的表面處理，保證修復(fù)表面光滑。

共在七個(gè)不同的點(diǎn)上應(yīng)用了廢棄聚合物混凝土，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究的混合物，分析了不同廢棄聚合物的特征。這些修復(fù)區(qū)域的材料性能在整個(gè)過(guò)程中都得到了分析，包括修復(fù)材料與基質(zhì)的相容性以及邊緣效應(yīng)和其他缺陷的存在。

2 結(jié)果和討論

2.1 抗壓強(qiáng)度

不同聚合物不同摻量的混凝土抗壓強(qiáng)度隨齡期的變化表明，混凝土的抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果均與廢棄聚合物的添加量成反比。添加三種不同聚合物的混凝土相比，摻入PET的混凝土抗壓強(qiáng)度最大，摻入NRF的混凝土抗壓強(qiáng)度最小。測(cè)試表明，廢棄聚合物摻量為2.50%時(shí)，混凝土在7、14和28 d齡期的抗壓強(qiáng)度均大于對(duì)照組的抗壓強(qiáng)度，說(shuō)明2.50%的摻量可以優(yōu)化混凝土抵抗壓縮的能力。當(dāng)廢棄聚合物摻量為7.50%時(shí)，混凝土在7、14 和28 d 齡期的抗壓強(qiáng)度均小于對(duì)照組的抗壓強(qiáng)度，在28 d 齡期時(shí)，與對(duì)照組相比，摻入聚合物的混凝土抗壓強(qiáng)度降低的最為明顯。與S0 相比，LDPE7.5、PET7.5 和NRF7.5 分別降低了26.20%、14.50%和38.80%。

對(duì)于這三種聚合物，在混凝土中最合理的摻量為2.50%，其中PET2.5的抗壓性能最好，其次為L(zhǎng)DPE2.5和NRF2.5。

2.2 劈裂抗拉強(qiáng)度

不同聚合物不同摻量的混凝土在28 d齡期的劈裂抗拉強(qiáng)度見(jiàn)圖1。從圖中可以看出，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度和廢棄聚合物的含量以及類型之間沒(méi)有任何直接關(guān)系?？傮w而言，對(duì)照組混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度為3.38 MPa，廢棄聚合物摻量為2.50%，三種混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度均超過(guò)了對(duì)照組，以LDPE2.5 最為突出，其28 d 齡期的劈裂抗拉強(qiáng)度達(dá)到了3.96 MPa。廢棄聚合物摻量為5%和7.5%時(shí)，除了PET，另外兩類混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度均低于對(duì)照組，NRF7.5 達(dá)到最小值，其28 d齡期的劈裂抗拉強(qiáng)度為2.62 MPa。

圖1 不同聚合物摻量的混凝土28 d齡期抗拉強(qiáng)度圖

纖維增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系是分析纖維增強(qiáng)混凝土的一個(gè)重要因素。對(duì)于普通混凝土，劈裂抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的10%。LDPE、PET 和NRF 三種材料的劈裂抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度的比值均超過(guò)了10%。在這種情況下，添加的廢棄聚合物在混凝土中起到了增強(qiáng)作用，阻止了混凝土中裂縫的擴(kuò)展。

2.3 抗沖磨性能

文章測(cè)試了對(duì)照組以及廢棄聚合物摻量為2.50%和5%的混凝土利用水下法沖刷72 h的磨損情況。不同聚合物不同摻量的混凝土的質(zhì)量損失見(jiàn)圖2。可以看出，摻入2.50%廢棄聚合物的混凝土質(zhì)量損失均大于對(duì)照組，而在廢棄聚合物摻量為5%時(shí)，摻入PET 和LDPE 的混凝土質(zhì)量損失較小，表現(xiàn)出良好的抗沖磨性能。

圖2 不同聚合物不同摻量的混凝土的質(zhì)量損失圖

對(duì)于三種不同的聚合物，其抗沖磨性能依次為L(zhǎng)DPE、PET、NRF。這一結(jié)果可歸因于聚合物的形狀、質(zhì)地和彈性模量。平均粒徑小于0.40 mm 的LDPE 抗沖磨性能最佳，LDPE5的質(zhì)量損失僅為3.92%。NRF的抗沖磨性能最差，NRF2.5的質(zhì)量損失達(dá)到了8.46%。這可能是由于NRF的開(kāi)口孔隙較多，導(dǎo)致其吸水率較高，平均抗壓強(qiáng)度較小，破裂過(guò)程大多發(fā)生在“水泥漿-纖維”界面。

2.4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果

摻入廢棄聚合物的混凝土在作為修復(fù)材料應(yīng)用于大壩溢洪道表面時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)任何技術(shù)問(wèn)題。廢棄聚合物的摻入降低了混凝土的和易性，這種減少已經(jīng)通過(guò)高效減水劑得以糾正，在現(xiàn)場(chǎng)使用的所有混凝土，坍落度均控制在（30±10）mm。

粘性橋使用了基于高粘度環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)粘合劑，最初的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，粘性橋是增加舊混凝土（底層）和新混凝土（修復(fù)材料）之間粘性的關(guān)鍵因素。

在大壩溢洪道表層使用了六種混凝土（LDPE2.5、LDPE5、PET2.5、PET5、NRF2.5、NRF5），到目前為止（齡期270 d），未發(fā)生由于應(yīng)用、環(huán)境、水庫(kù)流動(dòng)期水流造成的有害作用（侵蝕磨損）而產(chǎn)生的缺陷。

3 結(jié)語(yǔ)

①混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果均與聚合物添加量成反比，PET2.5的抗壓性能最好。②混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度和廢棄聚合物含量及類型無(wú)直接關(guān)系，添加廢棄聚合物在混凝土中起到了增強(qiáng)作用。③摻量5%時(shí)，摻入PET 和LDPE 的混凝土質(zhì)量損失較小，表現(xiàn)出良好的抗沖磨性能。④廢棄聚合物制備混凝土在大壩混凝土面層中的修復(fù)效果較好。