天然河砂是一种地方性的、难以再生的资源,为节约天然砂,在工程中通常将机制砂用于路面水泥混凝土。普通水泥混凝土具有脆性大、耐久性差的缺点,机制砂代替天然砂加入后,水泥混凝土的耐磨性也显著下降,很大程度限制了机制砂水泥混凝土在公路路面中的应用。聚合物改性水泥混凝土(PCC)作为路面材料,具有良好的韧性、变形性能和耐久性。在保证经济性的基础上,为改善机制砂水泥混凝土的力学性能和耐磨性,采用低掺量的聚合物对机制砂水泥混凝土进行改性。在文献调研的基础上,本文选用聚丙烯酸酯乳液和羧基丁苯胶乳两种聚合物,以1%、3%、5%的聚灰比掺入机制砂水泥混凝土中,采用全计算法、水泥浆填充理论和富余系数相结合的方法进行配合比设计,通过新拌水泥混凝土的坍落度试验,硬化水泥混凝土立方体抗压强度试验、抗弯拉强度试验和耐磨性试验,理论分析、X射线衍射分析和扫描电镜分析,结果显示:新拌聚合物机制砂水泥混凝土的流动性、粘聚性和保水性良好,基本无离析泌水现象;聚合物机制砂水泥混凝土比普通水泥混凝土的抗压强度低,但仍然满足路面混凝土的要求;随着聚灰比增加,聚合物机制砂水泥混凝土的抗折强度增加、折压比增加、单位面积的磨损量降低;水化产物氢氧化钙和钙矾石含量随聚灰比增加而减少,未水化的水泥熟料硅酸二钙的含量略有增加;随着聚合物掺量增加,水泥混凝土中孔隙和微裂缝明显减少,聚合物部分成膜,聚合物膜与石粉、水化产物相互交织,整个体系表现为初步的连续密实结构。研究结果表明:聚合物改善了新拌水泥混凝土的工作性,使硬化水泥混凝土的脆性下降,柔韧性增加,耐磨性显著提高;聚合物中的活性基团能与水泥混凝土中的钙离子发生反应;掺入聚合物后,水泥混凝土内部结构有大幅度的改善,混凝土趋于致密,缺陷减少,水泥石与集料的粘结性增加。总的来说,聚合物能改善机制砂水泥混凝土的力学性能和耐磨性能,聚丙烯酸酯乳液和羧基丁苯胶乳在低掺量(≤5%)范围内的最佳掺量分别为3%、5%。