华南理工大学研究人员在混凝土防护材料方面取得突破：渗入固结型高分子材料
2018-11-05 11:40:25
作者：本网整理 来源：高分子科学前沿
华南理工大学“海洋工程材料”团队研制出了渗入固结型混凝土防护材料：与传统的防护涂料相比，该材料具有优异的渗入-固结性能，能够渗入混凝土小到纳米级的孔隙中并原位固化交联，从而消除混凝土多孔介质所形成的毛细管、孔隙与微裂缝，使混凝土的防护层厚度从几十微米提高至几毫米，进而使混凝土具有优异的抗渗防腐增强功能。
混凝土已广泛应用于水电大坝、跨海桥梁、沿海工程、岛礁建设中。然而混凝土具有多孔结构，水和离子可通过其孔隙，渗入其内部，对其造成腐蚀。混凝土也是一种脆性材料，在应力的作用下，混凝土容易开裂失效，造成巨大的经济损失及严重的安全隐患。因此，混凝土防护是一个关系到国计民生和工业建设的重要问题，发展高性能混凝土防护材料是延长混凝土使用寿命的重要方向。
涂层防护是混凝土防护中最有效的防护方法之一。然而，传统混凝土防护材料不具有渗入性，仅在混凝土表面形成涂层，由于涂层与混凝土是相互独立的两相，在各种因素的影响之下，两相界面失效，涂层容易在混凝土表面起皮剥落。同时，几十至几百微米厚的表面防护层防护能力有限，一旦被腐蚀因子破坏，混凝土结构迅速腐蚀，无法满足严酷服役环境下的防护要求。
华南理工大学“海洋工程材料”团队长期从事混凝土防护材料的研究，在混凝土防腐、防水、加固、修复方面开展了大量工作。最近，他们研制了系列渗入固结型混凝土防护材料。该材料具有优异的渗入-固结性能，能够渗入混凝土小到纳米级的孔隙中并原位固化交联。
与传统材料相比，该团队研发的渗入固结型混凝土防护材料不仅在混凝土表面形成涂层，更深入结构层内形成“植根式”固结增强层， 从而消除混凝土多孔介质所形成的毛细管、孔隙与微裂缝，使混凝土的防护层厚度从几十微米提高至几毫米，从而使混凝土具有优异的抗渗防腐增强功能。相关结果引起国际同行的关注，欧洲涂料杂志（European coatings）为此专门做亮点报道。
▲图1. 材料的渗入固结机理与性能
此外，该团队根据渗入固结型防护材料与无机材料具有优异亲和力的特点，发展了一种有机/无机杂化双网络结构的混凝土修复材料，以解决现有材料固化速度慢、前期力学性能差、水下难以固化的难题。该材料早期强度高达30 MPa，而后期强度可达100 MPa以上。该材料可用于高速公路的快速修复。
上述渗入固结型混凝土防护材料成功突破现有混凝土防护及修复领域的多个技术难题，已获授权中国发明专利10余项并产业化。目前已用于地铁、隧道、桥梁、海港码头、水电大坝以及民用建筑等工程的加固、防水防渗、防腐等，包括在刚通车的港珠澳大桥中也获得应用。
▲图2. 渗入固结型防护材料的应用
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