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5048 聚合物浸渍混凝土
Polymer impregnated concrete

  聚合物浸渍混凝土( Polymer impregnated concrete , PIC )是将已硬化的混凝土经干燥后浸渍在有机单体中,然后用加热或辐射等方法使混凝土孔隙内的单体产生聚合作用,从而混凝土和聚合物牢固地结合成为有机、无机复合材料。
   聚合物填充了混凝土内部的孔隙和微裂缝,特别是提高了水泥石与骨料间的黏结强度,减少了应力集中,使聚合物浸渍混凝土具有高强、防腐、抗渗、耐磨、抗冲击等优点。
   聚合物浸渍混凝土因其具有高强度、高密实度、高抗冻性、高抗渗性及耐化学侵蚀的优点而用途广泛,其适用的场合有:耐腐蚀材料及制品,如化工厂污水管道、池槽内壁、建筑物的桩基等;高强防渗材料及制品,如防渗墙面、隧道衬壁、有压管道等。用聚合物浸渍混凝土制作的输气管道,耐压强度超过预应力钢筋混凝土管,抗气渗压力可达 1.5MPa ;防渗耐磨水工建筑,水坝防渗面、桥墩砌块等,可有效抵抗水流的冲刷作用;防爆混凝土及其制品,与普通混凝土相比,抵抗相同爆炸作用厚度可降低一半;外装饰用人造石材,聚合物浸渍混凝土经研磨后具有光泽,可作人造石材起装饰作用。
   聚合物浸渍混凝土在国外还被用于海洋工程,如海水淡化装置舶压力容器,水下建筑物的外门窗框及海洋结构物的浮子等。

聚合物浸渍混凝土对原材料的要求如下。
  ①基材 基材即被浸渍材料,为预先成型并已硬化的混凝土制品及其他材料,凡以无机胶结材料将集料固结起来的混凝土材料均可使用。对基材的要求为,有适当的孔隙,能被浸渍液渗填,聚合物混凝土的强度随浸填量的增加而增加;有一定强度,能经受干燥、浸渍、聚合过程中作用的应力,并且不因搬运而产生裂缝;其化学成分不影响浸渍液的聚合反应;应充分干燥;尺寸、形状适应浸渍、聚合方法与设备。
   常用的基材有水泥砂浆、普通水泥混凝土、轻集料混凝土、普通及预应力钢筋混凝土、石棉水泥及钢丝网水泥等。
  ②浸渍液 浸渍液是液态的聚合反应之前的原始单体分子,可以是一种单体,也可以由两种以上单体组成,品种选择取决于材料的最终用途 ( 工作环境 ) 、浸渍工艺、制造成本及材料来源等综合因素。对浸渍液的要求为:有适当的黏度,浸渍时易于渗入基材并达到设计要求的深度;有较高的沸点和较低的蒸汽压力,以减少浸渍后和聚合时的挥发损失;聚合后能在基材内转化为固体聚合物;聚合收缩率小,聚合后不因水分等作用而软化或膨润;聚合后与基材黏结力好,以形成牢固整体;聚合物的玻璃化温度必须超过工作使用温度;聚合物应有较高的强度和较好的耐水、耐碱和耐老化性能。
   常用的浸渍液品种有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸 ' 甲酯、聚酯树脂及环氧树脂等。
   ③添加剂 浸渍液可以采用单一单体,也可以根据工艺或性能的需要加入其他添加剂。
   常用的添加剂有:稀释剂,用来降低浸渍液黏度,提高其渗透能力;阻聚剂,防止浸渍液单体浸渍前自发聚合;引发剂,采用加热聚合法时用以引发单体聚合;促凝剂 ( 促进剂 ) ,加快引发剂的作用,促进聚合反应;交联剂,能使线型结构的聚合物转化为体型结构的聚合物。

聚合物浸渍混凝土的制造工艺如下。
   ①基材干燥、真空抽气 基材干燥的目的是将阻碍单体渗入的自由水从基材内部的孔隙中排出,以确保单体顺利渗入孔隙与基材牢固黏结。干燥设备可为烘箱、烘干窑或远红外加热器,烘干温度以 110~ 150 ℃ 为宜。基材干燥后自然冷却至常温即可进行真空抽气,真空抽气的目的是将空气从基体的孔隙中排除,以提高浸渍速度和浸渍率,进而提高混凝土的各项指标。真空度以 50mmHg 为宜。高强度浸渍混凝土必须抽真空,强度要求不高时也可不抽。
   ②单体浸渍 将基材混凝土制品浸渍在单体中,可以常压浸渍,也可加压浸渍。加压浸渍不但能提高浸渍速度,还能增加浸渍量,达到更好的效果。浸渍混凝土又可分为完全浸渍 ( 基材被浸没于单体中 ) 和局部浸渍 ( 基材不完全被浸没 ) 两种方式。完全浸渍混凝土适用于高强度混凝土构件,浸渍量约在 6 %左右;局部浸渍混凝土适用于防渗、防腐、耐磨等使用场合,浸渍深度一般在 10mm 以下,浸渍量约为 2 %。局部浸渍还可以现场操作,用来提高新混凝土的性能或修补破损的老混凝土。
   ③单体聚合 是将已渗入基材孔隙中的单体浸渍液转化为聚合物的工艺过程,有加热聚合、辐射聚合和催化剂聚合三种方法。我国常用加热聚合法,现场浸渍时也采用催化剂聚合法。
   聚合物浸渍混凝土性能优良,但由于其价格较高及制备工艺对产品尺寸的限制,阻碍了其更为广泛的应用。目前多用于对强度和耐久性有特别要求的小型构件及某些混凝土结构表面的强化处理。



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