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聚合物浸漬混凝土

放大字體  縮小字體 發布日期:2009-01-14  來源:中國混凝土網  作者:中國混凝土網
核心提示:聚合物浸漬混凝土
  聚合物浸漬混凝土( Polymer impregnated concrete , PIC )是將已硬化的混凝土經干燥后浸漬在有機單體中,然后用加熱或輻射等方法使混凝土孔隙內的單體產生聚合作用,從而混凝土和聚合物牢固地結合成為有機、無機復合材料。
   
  聚合物填充了混凝土內部的孔隙和微裂縫,特別是提高了水泥石與骨料間的黏結強度,減少了應力集中,使聚合物浸漬混凝土具有高強、防腐、抗滲、耐磨、抗沖擊等優點。
   
  聚合物浸漬混凝土因其具有高強度、高密實度、高抗凍性、高抗滲性及耐化學侵蝕的優點而用途廣泛,其適用的場合有:耐腐蝕材料及制品,如化工廠污水管道、池槽內壁、建筑物的樁基等;高強防滲材料及制品,如防滲墻面、隧道襯壁、有壓管道等。用聚合物浸漬混凝土制作的輸氣管道,耐壓強度超過預應力鋼筋混凝土管,抗氣滲壓力可達 1.5MPa ;防滲耐磨水工建筑,水壩防滲面、橋墩砌塊等,可有效抵抗水流的沖刷作用;防爆混凝土及其制品,與普通混凝土相比,抵抗相同爆炸作用厚度可降低一半;外裝飾用人造石材,聚合物浸漬混凝土經研磨后具有光澤,可作人造石材起裝飾作用。
  
   聚合物浸漬混凝土在國外還被用于海洋工程,如海水淡化裝置舶壓力容器,水下建筑物的外門窗框及海洋結構物的浮子等。 


聚合物浸漬混凝土對原材料的要求如下。
  
  ①基材 基材即被浸漬材料,為預先成型并已硬化的混凝土制品及其他材料,凡以無機膠結材料將集料固結起來的混凝土材料均可使用。對基材的要求為,有適當的孔隙,能被浸漬液滲填,聚合物混凝土的強度隨浸填量的增加而增加;有一定強度,能經受干燥、浸漬、聚合過程中作用的應力,并且不因搬運而產生裂縫;其化學成分不影響浸漬液的聚合反應;應充分干燥;尺寸、形狀適應浸漬、聚合方法與設備。
   
  常用的基材有水泥砂漿、普通水泥混凝土、輕集料混凝土、普通及預應力鋼筋混凝土、石棉水泥及鋼絲網水泥等。
  
  ②浸漬液 浸漬液是液態的聚合反應之前的原始單體分子,可以是一種單體,也可以由兩種以上單體組成,品種選擇取決于材料的最終用途 ( 工作環境 ) 、浸漬工藝、制造成本及材料來源等綜合因素。對浸漬液的要求為:有適當的黏度,浸漬時易于滲入基材并達到設計要求的深度;有較高的沸點和較低的蒸汽壓力,以減少浸漬后和聚合時的揮發損失;聚合后能在基材內轉化為固體聚合物;聚合收縮率小,聚合后不因水分等作用而軟化或膨潤;聚合后與基材黏結力好,以形成牢固整體;聚合物的玻璃化溫度必須超過工作使用溫度;聚合物應有較高的強度和較好的耐水、耐堿和耐老化性能。
  常用的浸漬液品種有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸 ’ 甲酯、聚酯樹脂及環氧樹脂等。
   
  ③添加劑 浸漬液可以采用單一單體,也可以根據工藝或性能的需要加入其他添加劑。
   
  常用的添加劑有:稀釋劑,用來降低浸漬液黏度,提高其滲透能力;阻聚劑,防止浸漬液單體浸漬前自發聚合;引發劑,采用加熱聚合法時用以引發單體聚合;促凝劑 ( 促進劑 ) ,加快引發劑的作用,促進聚合反應;交聯劑,能使線型結構的聚合物轉化為體型結構的聚合物。 

聚合物浸漬混凝土的制造工藝如下。
   
  ①基材干燥、真空抽氣 基材干燥的目的是將阻礙單體滲入的自由水從基材內部的孔隙中排出,以確保單體順利滲入孔隙與基材牢固黏結。干燥設備可為烘箱、烘干窯或遠紅外加熱器,烘干溫度以 110~ 150 ℃ 為宜。基材干燥后自然冷卻至常溫即可進行真空抽氣,真空抽氣的目的是將空氣從基體的孔隙中排除,以提高浸漬速度和浸漬率,進而提高混凝土的各項指標。真空度以 50mmHg 為宜。高強度浸漬混凝土必須抽真空,強度要求不高時也可不抽。
   
  ②單體浸漬 將基材混凝土制品浸漬在單體中,可以常壓浸漬,也可加壓浸漬。加壓浸漬不但能提高浸漬速度,還能增加浸漬量,達到更好的效果。浸漬混凝土又可分為完全浸漬 ( 基材被浸沒于單體中 ) 和局部浸漬 ( 基材不完全被浸沒 ) 兩種方式。完全浸漬混凝土適用于高強度混凝土構件,浸漬量約在 6 %左右;局部浸漬混凝土適用于防滲、防腐、耐磨等使用場合,浸漬深度一般在 10mm 以下,浸漬量約為 2 %。局部浸漬還可以現場操作,用來提高新混凝土的性能或修補破損的老混凝土。
   
  ③單體聚合 是將已滲入基材孔隙中的單體浸漬液轉化為聚合物的工藝過程,有加熱聚合、輻射聚合和催化劑聚合三種方法。我國常用加熱聚合法,現場浸漬時也采用催化劑聚合法。
   
  聚合物浸漬混凝土性能優良,但由于其價格較高及制備工藝對產品尺寸的限制,阻礙了其更為廣泛的應用。目前多用于對強度和耐久性有特別要求的小型構件及某些混凝土結構表面的強化處理。
 
 
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