功能性高分子复合材料用于混凝土路面快速修复的研究与应用2
自修复高分子材料的研究进展及应用
摘要：自修复高分子材料是能够自动地修复破损、恢复材料原有性质的一类材料.自修复高分子材料仿照 生物损伤愈合原理，可以自行发现裂纹并借助某一原理愈合，目前其在社会各个领域中广泛应用.随着技术 的不断发展，自修复高分子材料在涂层涂料、可穿戴电子设备、医用自修复水凝胶、电池电解池等方面备受关注。
本文对自修复高分子材料的结构原理以及基于这种材料产生的新技术以及其应用进行综述。
关键词：高分子材料；自修复材料；研究进展文章编号：2096-4137 （ 2019 ） 21-084-04 DOI: 10. 13535/j. cnki. 10-1507/n. 2019. 21. 02■文/梁淑淇修宾高升子iFil 料的册穽逬展及应用0引言高分子材料是目前应用最广泛的新材料之一，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复 合材料。
高分子材料凭借分子量 高、质量轻、易加工、绝缘性能好等优异性能，成为当代人生活中不可或缺的部分。
但相比于传统金属材料，高分子材料存在强度不 高、加工使用过程中易受机械损伤和老化等问题。
日常生活中所使用 的各种材料一旦出现破损几乎再难以恢复如初，并且这种破损会逐渐扩大以致最终无法使用。
随着人们生活水平的提高，对高分子材料的 性能要求也随之提高。
近几年来， 开发具有良好机械性能的自修复高分子材料引起越来越多科研人员的 关注。
自修复又称自愈合，是生物的重要特征之一。
高分子材料的自修 复指使材料能够自然地自动修复破 损、恢复正常功能的性质。
自修复高分子材料主要的优点有：①自动发生，无须监测，节省人力；②降低材料运营期间的维修养护成本； ③延长了材料的使用年限；④满足 社会环境友好的需求，减少了外加添加剂对环境的污染。
1自修复高分子材料作用机理1.1外源型自修复高分子材料外源型可分为微胶囊型和微 脉管网络型2类。
2001年，White 等提出累微胶囊自修复体系：将环氧树脂作为基底，用麻醛树脂作为外 壳并在其中包裹修复单体戊二烯二 聚体（治愈剂）的微胶囊，将这种 微胶囊和Grubbs 催化剂分散于环氧树脂基体中。
弹性混凝土在城市道路快速化维修中的研究与应用
ｌ研 究背景
目前大部分大 中城市繁忙 的车流 量及超限车使道路不堪重 负， 面破损 及其应 力集中释放 部位伸缩 缝毁坏 严重 （ 图 １ 路 见 、 图 ２ 。同时 ， ） 城市道路基本上处 于饱 和状态 ， ２ ０ 如 ０９年对南通 某主 干道 的交通量 调查 ， 显示局部路段双向达 到 ５ ８ ８ ２辆／ 。 ｌ ｌ
图 １ 用沥青修 补后的桥面伸 缩碎裂
质碳酸钙 等复合物 作为 固化剂 组分 （ ） 组分 （ ） Ｂ， Ａ 和组分 （ ） Ｂ 按
一
定 比例相 混后， 可制备 出具有伸长率大 、 与混凝土粘 接力强 、
色彩可调、 表干时 间等技术特 点的高性 能混凝土道路修复材料。 对于桥梁伸缩缝、 井盖 、 排水沟盖板， 使用 高强混凝土 、 钢纤 维混凝土的通 用加 固方法 已经不能满足 目前公路交通量增大的 要求 ， 且养护 时间长 ， 快硬性混凝土强度低 ， 易破坏 ， 容 再次维修 困难， 严重影 响交通 。而弹性混凝土 完全解 决了这 些问题 ， 抗冲
性体 、 胶粘剂 、 涂料 等多种产 品形式 ， 用途极其广泛 。 聚氨酯混凝
土道路嵌缝胶 按其 分类和用途 ，可与聚氨酯胶粘剂、密封胶 同 类。弹性 混凝土采用分子量范 围为 ２ ０ ～ ０ ０ 三 官能团的聚醚 ５０３０ 、 与ＴＩ Ｄ 的预聚 体作为主组 分 （ ） 摩卡 、 Ａ ， 邻苯 二 甲酸二 辛酯 、 轻
２２ 指标 分 析 ．
弹性 混凝土 的粘结强度与压缩强度试验数据见表 １ 。
弹 性 混 凝 土 与 钢 纤 维 混 凝 土 试 验 对 比见 表 ２ 。试 验 方 法 参
照 Ｄ ／５ ９ — ０ ４ 环氧树脂砂浆技术规程》 ＬＴ ３ ２ ０ 《 １ 的有 关方 法进行检
混凝土自修复材料的研究现状与发展趋势
混凝土自修复材料的研究现状与发展趋势一、前言混凝土自修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的物质，可以在混凝土受到损伤时自动修复，使混凝土的性能得以恢复甚至提高。
自修复技术是一种重要的保护和修复混凝土结构的方法，可以提高混凝土的耐久性和延长其使用寿命。
本文将对混凝土自修复材料的研究现状和发展趋势进行探讨。
二、自修复材料的分类自修复材料主要分为微生物修复材料、化学修复材料、物理修复材料和智能修复材料四类。
1. 微生物修复材料微生物修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的微生物或其代谢产物，可以通过微生物代谢作用实现混凝土的自修复。
微生物修复材料的主要优点是具有较好的环境适应性和自我繁殖能力，但其自修复速度较慢，需要较长的修复时间。
2. 化学修复材料化学修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的化学物质，可以通过化学反应实现混凝土的自修复。
化学修复材料的主要优点是自修复速度快，但其修复效果受环境因素影响较大，容易受到水分、温度等因素的影响。
3. 物理修复材料物理修复材料是指在混凝土中添加具有自修复能力的物理材料，可以通过物理变化实现混凝土的自修复。
物理修复材料的主要优点是自修复效果较好，但其自修复速度较慢，需要较长的修复时间。
4. 智能修复材料智能修复材料是指具有自感应、自诊断、自修复等智能功能的材料，可以根据外部环境变化自动进行修复。
智能修复材料的主要优点是自修复速度快、效果好，但其制备成本较高。
三、自修复材料的研究现状混凝土自修复材料的研究始于20世纪80年代，发展至今已有数十年的历史。
目前，国内外学者对混凝土自修复材料的研究已取得了一定的成果。
1. 微生物修复材料的研究现状微生物修复材料的研究主要集中在微生物的筛选、培养和添加量的确定等方面。
目前，已经筛选出了一些具有自修复能力的微生物，如硝化细菌、硫化细菌等。
研究表明，添加适量的微生物可以显著提高混凝土的自修复能力。
2. 化学修复材料的研究现状化学修复材料的研究主要集中在自修复材料的种类、添加量和反应机理等方面。
高分子材料自修复性能研究
高分子材料自修复性能研究随着现代工业技术的不断发展，高分子材料作为一种极具应用前景的新材料，已经被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等诸多领域。
但是，高分子材料在使用过程中，不可避免地会受到外部环境的影响，比如物理冲击、热变形、化学腐蚀等。
这些因素会导致高分子材料出现损伤，从而影响其使用寿命和性能。
为了解决这个问题，科研人员开始研究高分子材料的自修复性能。
本文将介绍高分子材料自修复性能的研究进展和应用前景。
一、高分子材料自修复性能的研究进展高分子材料的自修复性能指的是在外力引起的损伤后，高分子材料可以在一定条件下自主进行修复。
目前，高分子材料自修复性能的研究主要分为三个方面：自愈合、自缩合、自生长。
1. 自愈合自愈合是指高分子材料在受到损伤后，利用内部原有的物质或额外加入的物质，自行进行愈合，在一定程度上恢复原本的结构和性能。
这种修复方式主要应用于聚合物材料，包括共聚物、交联聚合物、高分子混合物等。
目前，许多研究人员致力于研究自愈合材料的合成和机理。
其中，一种常用的方法是利用高分子之间的相互作用力，例如氢键、离子键、范德华力等，将自愈合物质引入到高分子材料中。
这些物质可以在高分子材料中形成局部的物理挤压效应，从而在受损位置产生愈合效应。
2. 自缩合自缩合是指高分子材料在受到损伤后，在一定条件下，仅进行缩合修复。
这种修复方式主要应用于自缩合材料中，比如含有自缩合基团的聚合物、交联聚合物、溶胶凝胶等。
自缩合材料的修复机制主要是利用自缩合基团的特殊性质进行修复。
这些基团可以通过自身的缩合作用，形成一种类似黏合剂的物质，在高分子材料中形成局部的修复效应。
3. 自生长自生长指的是高分子材料在受到损伤后，利用外界的物质和自身内部的物质，进行自我生长修复。
这种修复方式主要应用于含有自生长基团的聚合物材料中。
自生长材料的修复机制主要是利用自生长基团的特殊性质进行修复。
这些基团可以通过在一定条件下的反应，生成一种与原材料相似的物质来填补损伤处。
交通行业标准公路工程水泥混凝土用快速修补材料第2部分
第 2 部分：聚合物修补材料》
（征求意见稿）
编制说明
《公路工程水泥混凝土用快速修补材料 第 2 部分：聚合物修补材料》 标准起草组 2017 年 7 月
目录
一、工作简况................................................................................................................ 1 二、标准编制原则和主要内容.................................................................................... 2 三、主要试验（或验证）的分析、技术经济认证或预期的经济效果.................... 9 四、与国际、国外同类标准水平的比较情况............................................................ 9 五、与有关的现行法律、法规和其他强制性标准的关系........................................ 9 六、重大分歧意见的处理结果和依据........................................................................ 9 七、其他应予说明的事项.......................................................................................... 10
二、标准编制原则和主要内容
2.1 编制的原则
标准的编写要有利于该行业领域的பைடு நூலகம்体发展，适应我国交通建设的需要。在
高分子复合材料
高分子复合材料姓名：顾大伟学号：5091109012 班级：F09110011.简述聚合物复合混凝土材料。
混凝土聚合物复合材料是利用水泥混凝土的制造方法和施工技术与高分子材料有效结合而产生的一种新型材料。
用于水泥混凝土改性的聚合物种类很多,对水泥混凝土进行改性的具体工艺也多种多样,最终获得的改性水泥混凝土主要有三种:(1)聚合物混凝土或树脂混凝土(PC);(2)聚合物浸渍混凝土(PIC);(3)聚合物改性水泥混凝土(PMC)。
(1)聚合物混凝土或树脂混凝土(PC)聚合物混凝土是指在集料中加入一种或几种树脂（或单体）作为粘合剂，在固化剂的作用下经聚合反应即为聚合物混凝土。
Ⅰ.聚合物混凝土原材料：包括粘合剂、集料、填料和其他材料等。
A.粘合剂聚合物混凝土制造中采用的粘合剂种类很多，参见表1。
粘合剂中以不饱和聚酯树脂的价格较低，对聚合物混凝土的固化控制较容易；采用MMA时，由于粘度低，聚合物混凝土的工作度好，施工方便，其低温（-22℃）固化性能较优。
B.集料聚合物混凝土中采用的集料有河砂、碎石、河砾石和人造轻骨料等。
日本通常要求集料的含水率＜0.5%，美国的一些规范要求＜1%，否则应进行电热强制干燥。
C.填料用以改善聚合物混凝土的流动性，防止离析，并可提高其表面硬度。
填料一般粒径为1～30微米。
常用填料有:重质碳酸钙（日本多采用，但耐酸工程中不能用）、硅灰、粉煤灰和矿渣粉等。
使用的填料要求干燥。
D.其他材料聚合物混凝土中要掺入相应的固化剂或固化促进剂，以控制混凝土的固化时间和施工时间。
掺入偶联剂以提高粘合剂和集料界面间的粘结力，改善聚合物混凝土的耐久性并提高强度；掺入某种颜料以获得特殊的色彩效果。
为了提高聚合物混凝土的性能，也可在聚合物混凝土中配备或掺入补强材料，如圆钢、预应力钢筋、玻璃纤维强化塑料棒材、钢纤维、聚酰胺纤维等。
图1.日本聚合物混凝土、砂浆用聚合物粘合剂或液体树脂的分类Ⅱ聚合物混凝土性能：聚合物混凝土的强度和其粘合剂、集料等的性能及配比关系很大。
超高性能混凝土的研究及其应用综述
超高性能混凝土的研究及其应用综述摘要：超高性能混凝土（UHPC）属于一种新型的复合材料，有着优异的耐久性、强度以及韧性，能够适应不同工程的要求，具备十分广阔的发展与应用前景。
近年来，在建筑领域全面发展影响下，我国对于超高性能混凝土的探索与研究力度不断加大，已经成为热点研究领域。
本文就结合UHPC研究情况，针对其定义、制备技术、受力性能、应用等进行简单介绍，为该复合材料应用提供一定参考。
关键词：超高性能混凝土；性能；应用引言：近年来，随着社会经济发展速度不断增加，地下结构与桥梁工程等现代工程寿命要求越来越长，与工程相关的标准不断增多，对于混凝土等材料性能提出更高的要求。
在这种背景下，超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete）应运而生。
超高性能混凝土是依托堆积密度最大化原理制备而成的一种材料，与传统混凝土相对比，有着耐久、超高强度等优势，特别是在后续钢纤维加入后，其整体强度有着十分明显提高。
基于这种特征，UHPC被广泛使用到超高层建筑、大跨度的桥梁以及桥涵隧道等各种领域当中，在国防、市政领域也有着优异使用前景。
鉴于此，本文从UHPC的制备、性能、应用等几个方面进行分析。
一、UHPC的定义对于UHPC虽然并没有较为统一、完整的标准或者界定，但是从总体层面分析，其属于一种比传统高性能混凝土力学性能（即耐久与强度）更加优秀的水泥基复合材料[1]。
对于UHPC材料本质，现有两种观点，一种是认为UHPC仍旧属于混凝土，其中“C”即Concrete就是混凝土；另一种则认为其是一种与传统混凝土不相同的水泥基材料，“C”则是指（Cement-based Material）水泥基材料。
在2004年第一届国际UHPC会议当中，大部分专家都认可第二种说法。
因此，虽然UHPC仍旧继续使用过往混凝土名字，但是却可以将其理解成为一种全新的水泥基建筑材料[2]。
二、UHPC的制备（一）制备过程（1）原材料通常使用42.5级以上的各类水泥；石英砂，类型包括粗砂、细砂与中砂；硅灰，其主要成分包括二氧化硅与氧化钙，是由硅灰石矿石全面研磨粉碎形成的。
混凝土修补材料的性能与应用
混凝土修补材料的性能与应用一、引言混凝土作为建筑结构材料的使用历史悠久，但随着时间的推移，混凝土结构会出现各种问题，如开裂、腐蚀等。
为了保证混凝土结构的安全和耐久性，需要进行修补和加固。
混凝土修补材料是一种专门用于混凝土结构修补的材料，具有优异的性能和广泛的应用。
二、混凝土修补材料的分类混凝土修补材料可以按照材料性质、用途和加工方式进行分类。
1.按照材料性质分类混凝土修补材料根据材料性质可以分为水泥基修补材料、聚合物修补材料和复合修补材料。
水泥基修补材料是以水泥为主要原材料，再加入一些填料和外加剂而制成的修补材料，具有强度高、硬化时间短等优点。
聚合物修补材料是以聚合物为主要原材料，再加入一些填料和外加剂而制成的修补材料，具有粘结强度高、耐久性好等优点。
复合修补材料是将水泥基修补材料和聚合物修补材料进行复合而制成的修补材料，具有两种材料的优点。
2.按照用途分类混凝土修补材料根据其用途可以分为结构修补材料、表面修补材料和防水修补材料。
结构修补材料主要用于混凝土结构的修补和加固，表面修补材料主要用于混凝土表面的平整和美观，防水修补材料主要用于混凝土结构的防水处理。
3.按照加工方式分类混凝土修补材料根据其加工方式可以分为自流平修补材料、手工修补材料和喷涂修补材料。
自流平修补材料是一种自动流平的修补材料，适用于大面积修补；手工修补材料是一种手工施工的修补材料，适用于小面积修补；喷涂修补材料是一种喷涂施工的修补材料，适用于大面积的修补。
三、混凝土修补材料的性能混凝土修补材料具有以下性能：1.粘结强度高混凝土修补材料具有粘结强度高的特点，能够很好地与混凝土结构粘结，形成一个整体。
2.耐久性好混凝土修补材料具有耐久性好的特点，能够长期保持其修补效果，不易受到外界环境的影响。
3.抗渗性好混凝土修补材料具有抗渗性好的特点，能够有效地防止水的渗透，保证混凝土结构的防水效果。
4.抗冻性好混凝土修补材料具有抗冻性好的特点，能够在低温环境下保持其强度和耐久性，不易受到冻融的影响。
水泥基复合材料的应用与研究
水泥基复合材料的应用与研究一、前言水泥基复合材料是指以水泥、矿物掺合料和一定比例的纤维等材料为基础，加入适量的添加剂，通过混合、浇注、压制等工艺形成的一种综合性材料。
它具有高强度、耐磨、耐腐蚀、防火等优良性能，同时还具有良好的耐久性和可持续性，因此在工程建设领域得到了广泛的应用。
二、水泥基复合材料的种类1.纤维增强水泥基复合材料纤维增强水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入纤维，使其具有更好的抗拉强度和韧性，常见的纤维有玻璃纤维、碳纤维、钢纤维等。
这种材料广泛应用于建筑、桥梁、路面等工程领域。
2.高性能混凝土高性能混凝土是指在水泥基材料中加入微粉、氧化硅等掺合料，以及控制水灰比等技术手段，使其具有更高的强度、耐久性和抗渗性。
这种材料广泛应用于高层建筑、大型桥梁、隧道等工程领域。
3.自密实混凝土自密实混凝土是指在水泥基材料中加入一定比例的特殊掺合料和添加剂，通过控制水泥胶凝体的形成，使其具有自密实的性能，从而提高了材料的耐久性和抗渗性。
这种材料广泛应用于水利水电、海洋工程等领域。
4.轻质水泥基复合材料轻质水泥基复合材料是指在水泥基材料中加入一定比例的轻质骨料，使其具有更轻的重量和更好的保温性能，常见的轻质骨料有珍珠岩、膨胀珍珠岩、膨胀粘土等。
这种材料广泛应用于建筑、隧道、地道等领域。
三、水泥基复合材料的应用1.建筑领域水泥基复合材料在建筑领域的应用非常广泛，主要包括建筑结构、外墙保温、地面修补等方面。
例如，在建筑结构中，水泥基复合材料可以用于加固和修补混凝土结构，提高其承载能力和抗震性能；在外墙保温中，水泥基复合材料可以用于制作外墙保温板，达到节能减排的效果；在地面修补中，水泥基复合材料可以用于修复地面裂缝和磨损部位，提高地面的使用寿命。
2.交通运输领域水泥基复合材料在交通运输领域的应用也非常广泛，主要包括桥梁、隧道、地铁等方面。
例如，在桥梁中，水泥基复合材料可以用于加固和修补桥梁结构，提高其承载能力和抗震性能；在隧道中，水泥基复合材料可以用于修补和加固隧道结构，提高其使用寿命和安全性；在地铁中，水泥基复合材料可以用于修补和加固地铁隧道结构，提高其使用寿命和安全性。
道路工程施工新材料
道路工程施工新材料随着科技的不断发展和进步，我国的道路工程施工技术也在不断创新和提高。
在这个过程中，新材料的应用起到了关键作用。
本文将介绍几种在道路工程施工中广泛应用的新材料，并探讨其优势和作用。
一、高分子聚合物材料高分子聚合物材料在道路工程施工中的应用已经越来越普遍。
这类材料具有良好的耐磨性、抗裂性和耐久性，能够显著提高道路的性能和使用寿命。
其中，沥青改性材料是其中的一种代表。
通过将高分子聚合物与沥青混合，可以提高沥青的耐高温性和抗低温性，增强沥青路面的抗车辙性和抗疲劳性。
二、高性能混凝土高性能混凝土是一种具有较高强度、耐久性和变形控制能力的新型混凝土。
在道路工程施工中，高性能混凝土主要应用于路面铺装、桥梁和隧道等结构物。
与传统混凝土相比，高性能混凝土具有更好的抗裂性、抗冲击性和抗车辙性，能够显著提高道路的使用寿命和性能。
三、排水材料在道路工程施工中，排水材料的应用对于保证道路的排水性能和减少水损害具有重要意义。
新型排水材料包括排水混凝土、排水沥青和排水毯等。
这些材料具有良好的排水性能和抗渗透性，能够有效地排除道路表面的水分，提高道路的稳定性和耐久性。
四、绿色环保材料随着环保意识的不断提高，绿色环保材料在道路工程施工中的应用也越来越受到重视。
这类材料包括再生沥青、再生混凝土和再生骨料等。
它们是通过回收和再利用废弃材料制成的，不仅能够减少环境污染，还能够节约资源和降低施工成本。
五、智能材料智能材料是一种具有自我感知、自我适应和自我修复功能的新型材料。
在道路工程施工中，智能材料的应用可以实现对道路状态的实时监测和预警，提高道路的安全性和可靠性。
例如，智能传感材料可以用于监测道路的应力、变形和裂缝等状态，及时发现和预警道路病害。
综上所述，新材料在道路工程施工中的应用具有重要意义。
它们能够提高道路的性能和使用寿命，减少维修和养护成本，提高道路的安全性和可靠性。
未来，随着科技的不断进步，相信会有更多新型材料出现在道路工程施工中，为我国的道路交通事业做出更大的贡献。
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第36卷，第3期2011年6月公路工程Highway EngineeringVol．36，No．3Jun ．，2011［收稿日期］2011—02—20［作者简介］梁雄辉（1971—），男，湖南长沙人，高级工程师，主要从事高速公路建设与管理工作。
功能性高分子复合材料用于混凝土路面快速修复的研究与应用梁雄辉（湖南省吉怀高速公路建设开发有限公司，湖南怀化418000）［摘要］混凝土作为重要的工程材料之一，已在工业、农业及民用建筑中得到广泛应用。
然而，由于混凝土本身的缺陷以及设计、施工上的问题，经常出现破损、开裂、腐蚀、老化等问题，严重影响其使用功能。
从功能性高分子复合材料的作用机理、主要性能等方面进行了研究和探讨，通过大量工程实践，阐述其在高速公路混凝土桥面、路面修复的具体应用。
［关键词］混凝土；修复；桥面；复合材料［中图分类号］U 418．6［文献标识码］A［文章编号］1674—0610（2011）03—0006—05The Functionality High Polymer Compound Materials Use in the Coagulation Earthen Road Pavement Fast Repair the Researchand the ApplicationLIANG Xionghui（Hunan Jihuai highway construction development Co．，LTD ，Huaihua ，Hunan 418000，China ）［Abstract ］The concrete is one of the important engineering materials ，have already received an extensive application in the industry ，agriculture and public building．However ，because of the question of the bug and design ，construction of concrete ，usually appear wearout ，open crack ，corrosion ，ageing etc．question ，seriously effect it to use function．This text carried on search and study from action mecha-nism ，main performance etc．of the function macromolecule composite material ，passed a great deal of engineering fulfillment and elaborated the concrete application that it repairs in the superhighway concrete bridge surface ，road surface．［Key words ］Concrete ；Repair ；Bridge surface ；Compound material 混凝土是现代建筑工程中最重要的基本建筑材料，已在工业、农业及民用建筑中得到十分广泛的应用。
然而，随着建筑工程的飞速发展，混凝土结构、道路、桥梁及各种混凝土构筑物，由于混凝土材料的固有脆性特征，在遭受自然灾害、污染（除冰、盐等）、外力破坏（重载交通）作用下导致混凝土脆性变形，出现破损、开裂、腐蚀、老化等问题，严重影响其使用功能，甚至危及正常的生产和生活，引发一系列的意外事故。
因此，对混凝土结构的修复、加固技术及其材料的研究也越来越显出它的重要性与必要性。
笔者研究了国内外有关混凝土结构修补、加固方面的材料和技术发展现状。
总体来说，我国在混凝土结构修补、加固及防护等方面，没有形成专有技术与材料的系列配套。
国际上技术较为先进的国家，如日本、美国和德国，在混凝土结构修补的研究方面较为重视，针对不同的工程结构特点，已研发出相关的产品及其技术。
对国外的抢修加固材料按其材料性质分类，可分为有机材料和无机材料，也有有机材料与无机材料共同复合的材料。
其产品的主要特点是功能化、商品化，而且操作使用方便。
在借鉴国外先进技术的基础上，笔者根据国内混凝土工程的实际状况，特别是混凝土路面的破损，先后进行了混凝土结构修补、加固及防护系列的研第3期梁雄辉：功能性高分子复合材料用于混凝土路面快速修复的研究与应用制及开发，研制出高速公路抢修工程聚合物改性砂浆材料，通过耒宜高速公路桥面、路面的修补工程实践，取得了较为理想的效果。
1概述自20世纪90年代以来，我国高速公路建设迅猛发展，不仅交通流量大幅度增长，而且超载现象较严重，加速了水泥混凝土路面的破坏，如不及时修补则会导致交通意外的发生，因高速公路的特殊性，只能在不间断交通的条件下紧急抢修，这就要求所用之修补材料必须在短时间内达到相当高的强度及其他物理力学性能，以满足快速通车、恢复交通的需要。
显然，采用普通水泥早强抢修材料是满足不了工程要求的。
如果使用环氧树脂砂浆，则弹性模量的不匹配性，以及颜色的差异、施工工艺的复杂、价格等方面的原因，在经济上、实用性上均不能满足最佳使用要求。
进行高速公路抢修工程修补材料研究的关键技术是突破常规水泥混凝土的早强及树脂混凝土的高强度理念，研究出满足抢修与加固工程要求的聚合物改性砂浆材料及其应用技术。
经过多次反复地进行原材料选择及配方试配，笔者认为研究修补材料需掌握的几个技术要点：①施工性能、力学性能和与旧混凝土的粘接性能。
②材料特性与施工配套的施工工艺。
2聚合物改性砂浆的作用机理为了探讨聚合物改性砂浆的作用机理，笔者采用不同的试验手段，分别研究了有关材料的水化速度、水化产物及晶体结构变化，与聚合物的成膜性、相容性，匹配性及抗压抗折、弹性模量之间相互关系，也就是从宏观和微观理论上对其作用机理进行研究探讨。
在宏观方面，先后对各种原材料及产品进行物化分析及物理力学性能试验。
在微观试验研究中，分别进行电子扫描，取得了微观理论与宏观研究的统一。
2．1基础材料的作用机理①水化速度。
聚合物改性砂浆与水拌合后，水化反应即时发生，其反应速度直接影响着浆体早期强度的发展，也就是说，水化反应速度愈快，抢修材料的强度增长愈迅速，必要时，其主要水化反应可在一瞬间完成。
②水化产物。
当聚合物改性砂浆与水拌合时即发生水化反应，生成氢氧化钙，含水铝酸钙及含水硅酸钙等水化产物。
从扫描测试结果可以看出，普通水泥浆体在水化3h时，即生成大量氢氧化钙板状或柱状晶体，其解理清晰。
而聚合物改性砂浆料水化3h时，氢氧化钙晶体明显减少，C—S—H和硫铝酸钙（钙矾石）结晶增多，形成交叉网状结构，从宏观力学性能方面明显体现出浆体早期强度的快速增长。
③晶体结构剖析。
水泥浆体的力学性质与显微晶体结构有至关重要的联系。
近代断裂力学研究发现，一些脆性的断裂往往发生于亚微观结构缺陷处。
而在实际工程中，混凝土中的水泥浆体不同程度地存在各种缺陷如裂缝及有害晶体，形成为显微力学中的应力集中区，利用电子扫描可以直接观察分析水泥浆体显微结构的特征。
由于抢修材料中的塑化和激化，扩散与作用，各种晶体结构的形成加速，分布均匀，结构紧密，从而使抢修材料具有超早强、高强及微膨胀性能。
2．2聚合物改性机理（见图1）在水泥砂浆或水泥混凝土中掺入聚合物后，会造成水泥砂浆或水泥混凝土的性质引起一系列的变化，诸如，抗折强度提高，抗压强度降低，弹性模量降低，刚性降低，柔性增加，变形能力提高，耐磨性增加，粘接强度提高，耐久性提高等。
根据Ohama模型，把聚合物改性混凝土的结构形成分成三个阶段。
第一阶段，当聚合物乳液在水泥混凝土搅拌过程中掺入混凝土后，乳液中的聚合物颗粒均可布在水泥浆体中，形成聚合物水泥浆体，在这一体系中，随着水泥的水化，水混凝胶逐渐形成，并且液相中的Ca（OH）2达到饱和状态。
同时，聚合物颗粒沉积在水泥凝胶颗粒表面，这一过程类似于水相中的Ca（OH）2与矿料表面的硅酸盐反应形成一层硅酸钙凝胶的过程。
第二阶段，随着水量的减少，水泥凝胶结构在发展，聚合物逐渐被限制在毛细孔隙中，随着水化的进一步进行，毛细孔中的水量在减少，聚合物颗料絮凝在一起。
在水泥水化凝胶的表面形成聚合物密封层，聚合物密封层也粘接了骨料颗粒的表面及水泥水化凝胶与未水化水泥颗粒混合物的表面，因此，混合物中的孔隙被有粘结性的聚合物所填充。
由于水泥浆体中的毛细孔隙尺寸在0．2 2μm之间，而聚合物颗粒尺寸一般在0．05 0．5μm之间，所以这样认为聚合物颗粒主要填充在水泥浆体孔隙中的理论是可以接受的。
第三阶段，由于水化过程的不断进行，凝聚在一7公路工程36卷起的聚合物颗粒之间的水分逐渐被全部吸收到水泥水化过程的化学结合水中去，最终聚合物颗粒完全凝结在一起形成连续的聚合物网络结构。
聚合物网结构把水泥水化联结在一起，即水泥水化物与聚合物交织缠绕在一起，形成无机与有机的网络结构，因而改善了水泥石的结构形态。
图1可再分散胶粉生产，再分散和成膜能力示意简图Figure1Can scatter glue powder capacity again，again scatter and become the film capability signal hint a sketchplan2．3使用的可再分散胶粉在修补材料中的作用机理（见图2 图5）笔者选用的最新阳离子粉未丙烯酸胶粉，属热塑性聚合物粉未，通过特殊的产品设计，可以确保干砂浆加水后迅速分散。
可分散胶粉在聚合物改性材料中起着非常重要的作用。
它干燥后在水中形成不容于水的连续膜将颗粒粘接在一起，这种连续膜是通过溶液中单一分散的颗粒融合成均质体而形成的。
根据Ohama模型，可再分散胶粉成膜，分为以下几个过程。
在初始乳液中聚合物颗粒以布郎运动的形式自由移动随着水分的蒸发，颗粒的移动自然受到了越图2可再分散聚合物胶粉形成的乳胶膜Figure2Can scatter the foam rubber film of the polymerglue powder forming again 来越多的限制，小与空气的界面张力促使他们逐渐排列在一起。
颗粒开始相互接触时，网络状的水分通过毛细管蒸发，施加于颗粒表面的高毛细张力引起乳胶球体的变形使他们熔合在一起，剩余的水分填充在孔隙中，膜大致形成。
最后阶段是聚合物分子的扩散（有时称为自粘性）形成真正的连续膜。
在成膜过程中，孤立的可移动的乳胶颗粒固结为新的薄膜相，该薄膜具有较高的拉应力。