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華南理工大學研究人員在混凝土防護材料方面取得突破：滲入固結(jié)型高分子材料

2018-11-05 11:40:25 作者：本網(wǎng)整理來源：高分子科學前沿分享至：

華南理工大學“海洋工程材料”團隊研制出了滲入固結(jié)型混凝土防護材料：與傳統(tǒng)的防護涂料相比，該材料具有優(yōu)異的滲入-固結(jié)性能，能夠滲入混凝土小到納米級的孔隙中并原位固化交聯(lián)，從而消除混凝土多孔介質(zhì)所形成的毛細管、孔隙與微裂縫，使混凝土的防護層厚度從幾十微米提高至幾毫米，進而使混凝土具有優(yōu)異的抗?jié)B防腐增強功能。

混凝土已廣泛應(yīng)用于水電大壩、跨海橋梁、沿海工程、島礁建設(shè)中。然而混凝土具有多孔結(jié)構(gòu)，水和離子可通過其孔隙，滲入其內(nèi)部，對其造成腐蝕。混凝土也是一種脆性材料，在應(yīng)力的作用下，混凝土容易開裂失效，造成巨大的經(jīng)濟損失及嚴重的安全隱患。因此，混凝土防護是一個關(guān)系到國計民生和工業(yè)建設(shè)的重要問題，發(fā)展高性能混凝土防護材料是延長混凝土使用壽命的重要方向。

涂層防護是混凝土防護中最有效的防護方法之一。然而，傳統(tǒng)混凝土防護材料不具有滲入性，僅在混凝土表面形成涂層，由于涂層與混凝土是相互獨立的兩相，在各種因素的影響之下，兩相界面失效，涂層容易在混凝土表面起皮剝落。同時，幾十至幾百微米厚的表面防護層防護能力有限，一旦被腐蝕因子破壞，混凝土結(jié)構(gòu)迅速腐蝕，無法滿足嚴酷服役環(huán)境下的防護要求。

華南理工大學“海洋工程材料”團隊長期從事混凝土防護材料的研究，在混凝土防腐、防水、加固、修復(fù)方面開展了大量工作。最近，他們研制了系列滲入固結(jié)型混凝土防護材料。該材料具有優(yōu)異的滲入-固結(jié)性能，能夠滲入混凝土小到納米級的孔隙中并原位固化交聯(lián)。

與傳統(tǒng)材料相比，該團隊研發(fā)的滲入固結(jié)型混凝土防護材料不僅在混凝土表面形成涂層，更深入結(jié)構(gòu)層內(nèi)形成“植根式”固結(jié)增強層，從而消除混凝土多孔介質(zhì)所形成的毛細管、孔隙與微裂縫，使混凝土的防護層厚度從幾十微米提高至幾毫米，從而使混凝土具有優(yōu)異的抗?jié)B防腐增強功能。相關(guān)結(jié)果引起國際同行的關(guān)注，歐洲涂料雜志（European coatings）為此專門做亮點報道。

▲圖1. 材料的滲入固結(jié)機理與性能

此外，該團隊根據(jù)滲入固結(jié)型防護材料與無機材料具有優(yōu)異親和力的特點，發(fā)展了一種有機/無機雜化雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的混凝土修復(fù)材料，以解決現(xiàn)有材料固化速度慢、前期力學性能差、水下難以固化的難題。該材料早期強度高達30 MPa，而后期強度可達100 MPa以上。該材料可用于高速公路的快速修復(fù)。

上述滲入固結(jié)型混凝土防護材料成功突破現(xiàn)有混凝土防護及修復(fù)領(lǐng)域的多個技術(shù)難題，已獲授權(quán)中國發(fā)明專利10余項并產(chǎn)業(yè)化。目前已用于地鐵、隧道、橋梁、海港碼頭、水電大壩以及民用建筑等工程的加固、防水防滲、防腐等，包括在剛通車的港珠澳大橋中也獲得應(yīng)用。