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關鍵詞:TK聚合物砂漿混凝土表面施工質量控制
TK聚合物砂漿是一種新型的混凝土表面修補加固材料,具有粘結強度高、縮變形小、抗壓摸量低,抗氯離子和硫酸鹽離子侵蝕能力強的特點,而且可顯著提高護筋阻銹能力,還具有一定的補償收縮性能,同時價格比同類產品低。它是一種新型的混凝土表面修補加固材料,具有粘結強度高,干縮變形小、抗壓模量低,抗氯離子和硫酸鹽離子侵蝕能力強的特點,而且可顯著提高護筋阻銹能力。
TK聚合物砂漿是將TK聚合物摻入新拌水泥砂漿中,使砂漿的性能得到明顯改善而制成的一種有機一無機復合材料,具有強度高、粘結好、收縮較小、耐久性好的特點,同時因改性之后的砂漿呈堿性狀態,還具有保護鋼筋的作用。適用于水工,港工等混凝土建筑物因碳化、空蝕,凍融或化學侵蝕等原因引起的混凝土表面開裂、起鼓、剝落等破壞形式的修補,其主要性能指標列于表1。從表1可以看出,與普通砂漿相比,TK聚合物砂漿具有抗拉強度高、拉壓彈性模量低、干縮變形小、抗凍、抗滲、抗沖耐磨,與混凝土粘結強度高,具有一定的彈性,抗裂性能高。還具有施工工藝簡單、操作方便、無毒、成本低等優點。適用于水工、港工、公路、交通及地下工程的混凝土建筑物因碳化、空蝕、凍融破壞及化學侵蝕而引起的混凝土表層開裂、剝蝕等混凝土表面薄層修補,可直接用于防滲、防腐、防碳化工程,也可用于建筑瓷磚粘貼和衛生間防滲。
一、TK聚合物砂漿的主要性能及適用范圍
TK聚合物砂漿是一種新型的混凝土表面修補材料,是以少量水溶性聚合物改性劑,再摻入一定量的活性成分、膨脹成分而配制成的TK聚合物防滲、防碳化、防腐砂漿。由于聚合物及括性成分的摻人,改善了聚合物水泥砂漿的物理、力學及耐久性能。主要體現在:
(1)活性作用。聚合物乳液中有表面活性劑,能夠起減水作用。同時對水泥顆粒有分散作用,改善砂漿和易性,降低用水量,從而減少水泥的毛細孔等有害孔,提高砂漿的密實性和抗滲透能力。
(2)橋鍵作用。聚合物分子中的活性基因與水泥水化中游離的ca2+、Al3+、Fe2+等離子進行交換,形成特殊的橋鍵,在水泥顆料周圍發生物理、化學吸附,成連續相,具有高度均一性,降低了整體的彈性模量,改善了水泥漿物理的組織結構及內部應力狀態,使得承受變形能力增加,產生微隙的可能性大大減少。即使產生微裂隙,由于聚合物的撟鍵作用,也可限制裂縫的發展。
(3)充填作用。聚合物乳液迅速凝結,形成堅韌、致密的薄膜,填充干水泥顆粒之間,與水泥水化產物形成連續相填充空隙,隔斷了與外界聯系的通道。
總之,TK聚合物的活性作用、橋鍵作用、充填作用改善了硬化水泥漿體的物理結構及內應力,降低了整體的彈性模量、減少用水量、改善了硬化水泥漿體內部毛細孔等有害孔,從而大大提高了砂漿的粘結、抗裂、抗滲及抗腐蝕等性能。
二、TK聚合物砂漿的施工工藝
采用TK聚合物砂漿進行修補加固處理時,應根據當地的氣候條件、工程特點及施工進度合理組織施工。施工流程為:舊混凝土鑿毛_噴砂(或用鋼刷)除銹(污)涂刷鋼筋防銹劑_用清水沖洗飽和基面涂刷TK界面劑抹TK聚合物砂漿一養護一涂防碳化劑。
1、基底處理
(1)鑿毛。為確保TK聚合物砂漿與基底混凝土具有良好的粘結,一般用鋼絲刷或噴砂方法清除表面浮層污物(有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷)。如基面松動嚴重,應采用人工鑿毛方法,鑿掉破損的混凝土,使基底露出堅硬、牢固的混凝土面,鑿毛必須徹底全面,但也不宜深度過大,以免破壞了未碳化和損破的混凝土。如果鋼筋銹蝕外露,還應對鋼筋表面進行除銹,并涂刷鋼筋防銹劑。
(2)飽和。對鑿除的混凝土表面,采用高壓水槍(采用飲用水)將碎屑,灰塵沖洗干凈,并連續、均勻地噴灑,使表層混凝土達到飽和狀態,且表面無明水。
2、砂漿的配制
根據選用的原材料、設計技術及施工和易性要求事先進行試拌。現場可用砂漿攪拌機拌和或人工拌和,其各組分的配比用量必須嚴格控制。
先將稱好的水泥、砂攪拌均勻,再將稱好的TK改性乳液、活性劑及其他外加劑和水混合后加入,充分攪拌均勻即可。各組分配比必須嚴格控制。若人工拌和,宜在鐵皮板上進行,以防止拌和水流失,造成因砂漿水灰比改變而影響砂漿的和易性,拌和水應采用飲用水。
每次拌和砂漿的方法應根據砂漿施工的進度確定。拌和成的砂漿存放的時間不宜超過45min。若拌成砂漿未及時使用而出現干硬現象,不能再加水重新拌和,應舍棄不用。
3、施工
(1)T K界面劑的涂刷。抹砂漿之前,在工作基面上涂刷聚合物界面改性劑,涂刷時應均勻,不得有漏涂、流淌。
(2)TK砂漿抹面施工。待TK界面劑用手摸感到似粘非粘時,應立即抹砂漿,可采用機械噴涂或人工壓抹,操作速度要快,且朝一個方向,一次用力抹平。避免反復抹。
(3)如修補厚度超過3cm時,應分層施工。層與層之間應間隔4h;對于破壞較深的部位(大于5cm),可先采用TK聚合物混凝土進行修補,養護3~5d后,再抹TK砂漿。
TK砂漿適宜在5~30℃的環境溫度下進行施工。如環境溫度超出此范圍,應根據實際情況對材料及配比進行調整。
4、養護
用TK砂漿抹面后,應及時采用人工灑水并用塑料布或濕麻袋覆蓋養護,避免砂漿產生干縮裂縫,潮濕養護48h后,再涂刷TK防碳化劑,自然潮濕養護5d。
三、TK砂漿的施工控制
(1)為保證TK砂漿的施工質量,必須建立、健全質量保證體系。施工人員應嚴格按操作程序,對各道工序進行檢查驗收。
(2)TK砂漿層外現平整,層面與基底結合牢靠。
(3)在施工過程中按設計要求進行現場抽樣檢驗,必要時可現場進行鉆孔取芯試驗,以檢查其效果。
四、施工注意事項
1、清理基面,鑿除破損、松動的混凝土,噴砂(或用鋼刷)除銹和油污,使外露鋼筋表面無銹蝕,且混凝土表面粗糙。
2、抹砂漿前2h,用飲用水沖洗待修補部位,使混凝土表面處于飽和狀態,但表面不能有明水。
3、人工修補時,無論采用機械噴涂還是人工抹砂漿,應朝一個方向使用抹刀,并且盡量一次抹完,避免來回抹。如修補厚度超過3cm,應分層抹,層與層之間應間隔3~4h,每層厚度不超過2cm。
關鍵詞:聚合物;砂漿;性能;應用
一、 聚合物水泥砂漿的改性機理
眾所周知,水泥砂漿作為一種復合材料,骨料和水泥基之間的界面過渡區是材料的薄弱環節。在界面過渡區,水灰比高、孔隙率大、氫氧化鈣和鈣礬石多,晶粒粗大、氫氧化鈣晶體取向生長。要改善水泥基材料的性能,就必須改善界面過渡區的結構和性質。聚合物對水泥砂漿的改性作用,其實質也是改善材料的界面過渡區,從而使材料獲得別的材料所不具有的性能。
(1)聚合物具有減水的效果。其表現在配制具有相同流動度的砂漿時,摻有聚合物的砂漿的水灰比要低于普通砂漿的水灰比。這是因為聚合物和礦物摻合料粉煤灰一樣的形態效應,因為聚合物的固體粒徑很小,其直徑一般在0.05~5um之間。這樣的顆粒也可像粉煤灰的顆粒一樣,既可起到滾珠的作用,又具有較高的表面活性,從而能起到減水效應。
(2)在砂漿中摻加聚合物后,氫氧化鈣也會沿著聚合物固體顆粒生長,有利于打亂氫氧化鈣的取向生長。另外,由于聚合物的特殊性,它會在高于其最低成膜溫度下凝聚成膜,形成的膜能將水泥水化生成的氫氧化鈣包圍起來,連成一個整體,可以有效的降低氫氧化鈣對材料耐久性的不良影響。另一方面聚合物沙漿中的鈣礬石比普通砂漿中的鈣礬石要短和粗。
(3)由于聚合物成膜的過程發生在水泥水化的過程中,水分用于水化以及被蒸發,聚合物就在整個基體中形成一個堅韌、致密的網絡薄膜狀網絡結構,分布在水泥砂漿骨架之間,填充空隙,切斷了與外界的通道,進一步改善了材料的性能。
(4)聚合物還能和水泥水化產物發生化學作用。如丙烯酸甲脂能與水泥水化產物中的氫氧化鈣反應。其原因是因為丙烯酸中脂基能在堿性的氫氧化鈣溶液中發生水解生成羧酸根離子能與鈣離子以離子鍵形式結合,形成以鈣離子橋連的離子鍵大分子體系的交織網絡結構,增強了結構的密實性。在上面的反應中可以降低氫氧化鈣的含量,而SBR(聚苯乙烯一丁二烯)乳膠也能減少砂漿中氫氧化鈣的含量,但沒有含有脂基的E-VA(聚乙烯一醋酸乙烯脂)乳液那么明顯因此是不是所有的聚合物都能起化學改性作用,還有待研究。
二、聚合物改性水泥沙漿的性能
1、硬化聚合物砂漿的力學性能
現有大部分的研究都認為聚合物改性砂漿的抗壓強度要低于普通砂漿的抗壓強度,這是因為聚合物在砂漿體系中硬化成膜后,由于它的彈性模量要低于水泥石和骨料的彈性模量,另外聚合物的富集現象也會降低抗壓強度,還有就是聚合物的活性,在攪拌砂漿時會產生大量的氣泡從而降低了砂漿的抗壓強度。
2、抗拉強度、抗折強度
如前所述,高分子聚合物加進砂漿能改善材料的脆性。除有機高分子自身的特點外,它還能改善砂漿內部的界面結構,減少了骨料處的微裂紋。此外,由于聚合物薄膜的彈性模量小、變形大,因而可以緩沖裂紋處在受力時的應力集中,從而提高了砂漿的抗拉與抗折強度。
3、粘結強度
復合材料之間的界面粘結作用可以大致分為以下五類(1)吸附與侵潤(2)相互擴散、(3)靜電吸引(4)化學鍵合(5)機械粘著。聚合物改性砂漿的粘結強度可以分為砂漿內部和把砂漿用于修補材料時新老界面之間的粘結強度。砂漿內部的粘結性能在前面已有介紹,即在界面處分為機械粘合、物理吸引、化學鍵合,正是因為有這樣的效果使得砂漿漿體的粘結強度增大。當聚合物改性砂漿作為一種修補材料時,與普通的砂漿相比也表現出有良好的粘結強度,之所以有比普通砂漿強的粘結強度,這有可能是聚合物砂漿在新老界面出也能形成如圖(1)那樣的界面結構,并且聚合物還能擴散到老砂漿中的空隙中去成膜,進一步增強粘結強度。
4、耐久性
由于聚合物對砂漿的改性作用,提高了砂漿的耐久性。如砂漿的抗滲能力得到了提高,吸水性降低”,砂漿承受凍融循環的能力也得到了提高。另外,砂漿長期暴露在野外,其力學性能沒有降低反有提高。
三、影響聚合物改性砂漿性能的因素
1、原材料
原材料中水泥品種的選擇余地較小。聚合物的品種相對來說要多一些,不同的聚合物能對砂漿的性能有不同的影響。如氯偏乳液改性砂漿抗滲能力強,丁苯乳液改性砂漿的抗折強度較高等。因此需要通過試驗來確定聚合物的選取。
2、配合比設計
在確定了材料的種類后,材料之間的配比就尤為重要。由前面所述的改性機理可知.要得到質量好的聚合物砂漿,聚合物在漿體中的成膜尤其重要,即要形成一個一致、均勻、沒有缺陷和富集現象、膜不能過厚的網狀薄膜。因此水、水泥、砂、聚合物這幾者的搭配就很重要了。
3、養護條件
養護條件對于水泥基材料來說是一個很重要的因素。在砂漿的材料與配比確定下來后,材料的養護方法就很重要了。對于聚合物改性砂漿水泥的水化和聚合物的成膜是一對矛盾,那么要兩者需要協調發展,使砂漿中的各個組分相互補充、共同成長,就必須選擇好適應的養護條件。現在有多種養護方法,在國外常用的養護方法是將砂漿試件拆模后,首先在20℃、80%相對濕度的環境下養護2d,然后在20℃的水中養護5d,再在20℃、50%相對干燥的環境下養護21d。在國內并沒有定型的養護方法,但有研究表明乳液的摻量越小,試件所需在水中養護的時間越長;乳液的摻量越大,試件所需在水中養護的時間越短;當乳液的摻量達到一定值時,就無需在水中養護,只需在空氣中干養即可。
四、聚合物水泥砂漿的應用范圍
1、混凝土修補材料
聚合物水泥砂漿(修補砂漿)已經廣泛應用于混凝土結構加固,選用聚合物改型砂漿作為混凝土結構的修補材料主要有以下理由。
(1)聚合物水泥砂漿具有良好的粘結性和耐水性;
(2)聚合物水泥砂漿不需要潮濕養護,盡管最初兩天保持潮濕會更好:
(3)聚合物水泥砂漿的收縮和普通混凝土相同或略低一些,
(4)聚合物水泥砂漿的抗折強度、抗拉強度、耐磨性、抗沖擊能力比普通混凝土高;而彈性模量更低;
(5)聚合物水泥砂漿的抗凍融性能更好。
2、防水材料
聚合物水泥砂漿既可以用于剛性防水材料,又可以作為柔性防水材料。聚合物水泥砂漿作為柔性放水材料應用時,主要是以防水涂料形式使用。
3、膠黏劑
由于聚合物水泥砂漿具有良好的粘結能力和良好的協調性,可以作為一種良好的膠黏劑,如瓷磚膠黏劑,界面處理劑等。
文物作為人類在漫長的歷史發展過程中留下來的遺物、遺跡,是人類寶貴的歷史文化遺產。但是隨著時間推移,受到自然、人為等諸多因素的影響,文物或多或少受到了破壞,更多的是自身發生物理、化學變化,由表及里逐漸變質,造成文物損毀。而含氟聚合物作為一種高分子材料,以其自身表面自由能、耐候性等特點在文物保護工作中發揮著十分積極的作用。本文將初步了解含氟聚合物基本特性后,分析當前常見的文物保護方法,并結合我國土質、砂巖及磚質文物闡述具體的保護效果及措施。
關鍵詞:
含氟聚合物;文物保護;措施
隨著社會經濟不斷發展,國家加大了對傳統文化的保護力度。由于文物具有珍貴的歷史價值,是我們了解和研究古代文明的重要基礎。基于對各類文物特點的研究,研發了一種含氟聚合物材料,將其應用于文物保護工作中,由于這種材料具有穩定性、無色不反光等特點,能夠減少對文物的影響,從而提高了文物保護有效性。加強對含氟聚合物及其在文物保護工作中的應用,能夠幫助我們深入認識此種材料,并逐漸樹立文物保護意識。
1含氟聚合物概述
含氟聚合物,主要是由氟、碳及氧等多個原子構成的高分子材料。由于汲取了多原子的優點,通過對各個原子的優化重組,含氟聚合物具有其他材料無法比擬的優勢,如較低的表面自由能、耐腐蝕性及抗氧化性等特點,是一種性能較強的材料。之所以能夠在含氟基團上促使聚合物性能能夠得到明顯的改善,究其根本是受到-CF3基團的影響。其中F的電負性與氟電子核距離較近,互相作用后能夠增強自身穩定性。因此含氟聚合物性能較強,為文物保護工作提供了一定支持。
2含氟聚合物在文物保護中的應用
文物遺留類型較多,本文主要針對土質、砂巖及磚質文物的保護進行分析和研究,為了減少對文物的損害,我們在具體操作前,可以采集與文物一樣的土質進行實驗,了解保護效果后,確保材料真正能夠實現對文物的保護,再用于文物保護工作中。
2.1土質文物筆者與研究組成員一同從西安半坡遺址采集回來大塊土樣,經過粉碎、過篩等處理后,確保土樣能夠與土質類文物密度相接近。本文主要采取兩種方式進行提高加固水平。一是毛細吸收法,充分利用毛細上移動力促使加固劑能夠由表面逐漸吸收。具體操作可以在玻璃容器中進行,添加適量的加固劑與土樣,隨著滲透程度的加深,觀察樣品變化。另外,為了避免外界因素對實驗結果產生影響,可以將進行加固處理后的樣品放在特定的溫度、濕度環境當中,一段時間后,對樣品進行測量。二是浸泡法,采用此種方法需要的樣品重量、密度等都應通過下列公式計算得出:Vu=(1-Yd/GsYw)V。其中,d代表了密度,V代表了總體積,Gs代表了試樣土比重,w代表了水的密度。通常情況下,土樣樣品在加固劑中浸泡十分鐘就能夠達到一定的吸收量。按照上述流程進行操作后發現,含氟聚合物中含有的F-OH與F4-SS具有較強的加固性能,尤其是對于多孔文物加固保護產生了積極作用。由于在特定濃度下,加固劑能夠有效滲入到多孔材料當中,形成一種網狀結構,達到了固上加固的效果。另外,溶劑會促使加固劑與土樣當中的礦物顆粒產生反應,能夠起到充實孔隙的作用,促進了文物保護工作進一步發展。綜上所述,我們在針對土質文物進行保護過程中,應切合文物實際情況,適當調整氟樹脂濃度,應盡量控制在10%~30%之間,促使滲透性達到最佳。同時針對文物含水量,適當增加醋酸丁酯,為氟樹脂在發揮自身加固作用的同時,與水共存。
2.2砂巖文物的保護與上述方法一樣,我們針對砂巖文物的保護同樣采取毛細吸收法與浸泡法。但是區別的是一些砂巖樣本在浸泡加固處理后,需要對其進行強度、吸收量等進行測試。操作中,我們分別將10%、20%、30%的F-OH、F4-SS溶液加入到加固劑當中,對樣品進行實驗。研究后我們發現,加固劑的粘度與巖石孔隙大小之間存在十分密切的聯系,可以適當利用溶劑對加固劑的粘度進行調整,以此來提高加固效果。具體來說,針對25%的砂巖,10%~20%的含氟氧化物滲透度能夠達到10~15cm,而針對15%~20%巖石,滲透度能夠達到5cm。與文物表面風化厚度1cm要求相符,能夠滿足文物保護要求。不僅如此,采取這種方式,不僅能夠減少對文物透氣性的影響,還能夠促使文物體內水分自由揮散,形成了一道無形的保護屏障。
2.3磚質文物的保護磚質材料是經過人工高溫燒制而成。按照上文闡述的方法進行實驗和測量發現,配方不同并不會對滲透度產生較大的影響,主要是磚質材料當中毛細孔隙較少,當F-OH聚合物對磚質文物進行保護時,醋酸丁酯體系達到1:1時,吸收量及滲透度為最佳。由于磚質孔隙較大,含氟聚合物加固并不會影響其透氣性,為磚質內部循環提供了支持,促使文物能夠更好地呼吸,起到長效保護的作用。加之材料具有耐腐蝕性,更適合潮濕環境地區的文物保護。除此之外,我們還可以利用含氟聚合物對陶瓷等文物的保護,減少外界環境對文物產生的消極影響,實現對我國傳統文化的有效保護。
3結論
根據上文所述,含氟聚合物自身具有較強的穩定性、耐氧化性等特點,能夠滿足文物表面保護,同時隨著一些新材料的加入,有效提升了聚合物的轉變溫度及耐老化性。因此日后我們針對一些戶外文物的保護,可以積極利用該種材料,并結合文物實際情況,適當調整和優化加固劑材料比例,從而促使含氟聚合物加固性能達到最佳水平。
參考文獻:
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關鍵詞:自由基聚合 機理 發展
1 傳統自由基聚合
自由基聚合具有慢引發、快增長的特點。由于增長鏈自由基很活潑, 容易發生雙分子偶合或歧化終止以及鏈轉移反應, 得到無活性的聚合物,聚合產物分子量分布寬、分子量和結構不可控制, 從而影響聚合物的性能。要使聚合物的性能提高, 必須找到一種能控制聚合的技術。1956 年Szwarc 等報道了一種沒有鏈終止和鏈轉移的負離子聚合技術, 第一次提出了“活性聚合的概念”,實際上滿足Szwarc所定義的反應體系很少[1]。同時自由基的聚合技術存在著與活性聚合相矛盾的基元反應與副反應,這也使得活性聚合的研究工作一直緩慢。
2 活性自由基聚合的發展
在高分子合成化學發展的初期, 是通過自由基引發乙烯基單體或通過小分子的縮聚得到聚合物材料的, 所得材料的應用領域也十分有限。隨后出現了無規共聚技術, 使聚合物具有了一些非常有用的物理性能, 如韌性、彈性、可壓縮性、高強度等。隨著“活性聚合的概念”的提出,高分子化學家們開始投身于活性聚合的研究。活性聚合有三個明顯區別于傳統聚合反應的特征:(1)引發反應速率遠遠大于增長反應速率,而且不存在任何鏈終止和鏈轉移反應, 因此相對分子質量分布很窄( ); (2)可通過控制單體和引發劑的投料量來控制所得聚合物的聚合度;(3)在第一單體的轉化率達到100%時, 再加入其它單體, 可合成具有預定結構的嵌段共聚物。
隨著活性聚合研究不斷深入和發展,高分子合成化學家們自然聯想到自由基聚合,活性自由基聚合能制備具有精確一級結構的聚合物聚合物的分子量可以按設計預測, 同時得到分子量分布窄的聚合物(MW/Mn < 1.3)。一些主要的主要的活性自由基聚合的方法有[3]:引發轉移終止劑法、穩定自由基聚合法(SFRP)或氮氧自由基調控聚合法(NMP)、原子轉移自由基(ATRP)或金屬催化自由基聚合法、高分子設計通過黃原酸酯之間的交換法(MADIX)和其它方法。這些方法的共同點時通過休眠種與活性種增長鏈自由基之間的快速可逆平衡而實現控制。
3 原子轉移自由基聚合的研究
1955,美國Carnegie-mellon大學的Matyjaszew ski 教授和中國旅美學者王錦山博士在多年進行活性聚合研究的基礎上, 成功發現了原子轉移自由基聚合(atom transfer radical polymerizat ion,ATRP),實現了自由基的活性(可控)聚合。該合成技術一經報道,各國從事該領域研究的科學家們都紛紛給予極高的評價,被認為是幾十年來高分子合成化學界的一個重大發現[4]。
ATRP 反應是以烷基鹵代烴(RX) 為引發劑,過渡金屬鹵化物為催化劑, 聯二吡啶為配位劑,在60~ 130℃下引發乙烯基單體的聚合。該技術可合成相對分子質量高達105,相對分子質量分布為1.03~1.50的聚合物。ATRP是用RX為引發劑, 這樣就可以選用不同的RX,極其方便地在聚合物材料中引入端基官能團。[5]而用大分子有機鹵代烴為引發劑, 將可以直接合成一些用其他合成技術不能或難以得到的嵌段、接技聚合物和無規及梯度共聚物。盡管活性陰離子、陽離子聚合可制得許多嵌斷共聚物,但只有極少數的無規共聚物由離子聚合制得。ATRP 法還可制得星型、梳型、接枝和超支化聚合物, 都有很樂觀的應用前途。
原子轉移自由基聚合是一個催化過程。采用過渡金屬物種如Cu、Ru 等作為催化劑發生氧化還原反應,使得體系維持一個很低的自由基濃度,大大減少自由基間的終止反應。ATRP反應機理:聚合物鹵化物R-Mn-X可與過渡金屬化合物Mtn進行原子轉移反應, 生成有引發活性的自由基R-Mn?,R-Mn?進行鏈增長反應,生成新的自由基R-Mn+ 1?,再和Mtn+1X反應生成相應的鹵化物,而鹵化物則不能和單體發生增長反應。如下:
常規的ATRP 存在兩大缺陷:所用鹵化物有毒、不易制得、不易保存;金屬催化劑[如CuCl、RuCl2 ( PPh3 ) 、FeCl2、]等, 被利用的是其還原形態Mtn還原態金屬對氧或濕氣很敏感。同時ATRP并不適用于非活性單體(如氯乙烯(VC) 、醋酸乙烯酯(VA) 等) 的聚合;同時,由于采用了低氧化態的過渡金屬鹽作為催化劑,催化劑在空氣中極易被氧化且用量較大,后處理較麻煩等缺點限制了ATRP 的廣泛應用。
4 單電子轉移活性自由基聚合的研究
為克服以上缺陷, 學者提出了逆向的ATRP,單電子轉移活性自由基聚合等其它改性ATRP聚合方式。其中單電子轉移活性自由基聚合(SET-LRP)[6]。SET-LRP 的活化過程是由非均相外層單電子轉移異裂實現的,這與有機反應中親核取代的SN1歷程相類似,比ATRP活化過程的內層電子轉移均裂( 與親核取代反應的SN2歷程相類似)所需的活化能要低很多。SET-LRP反應的主要特點有:反應溫度低,可以在室溫下進行;催化劑用量小,所得聚合產物的顏色影響小;聚合速率快能夠獲得超高分子量的線性聚合物;獲得的聚合物具有完美的功能鏈端;單體、溶劑、配體等可以不用提純直接用于聚合。
關于SET-LRP的研究,目前僅限于Cu及其衍生物,盡管SET-LRP的催化劑用量小,但殘留在聚合物中的過渡金屬仍將影響產物的顏色及性能,因此,需尋求更廣泛的高效金屬和非金屬催化體系。未來的一個研究方向首先要拓寬并改進SET-LRP的催化體系; 其次,反應介質是實現SET-LRP不可或缺的條件,水和離子液體是SET-LRP的良溶劑,且對環境無污染,因此有必要在水和離子液體中研究SET-LRP。目前,關于SET-LRP的研究主要集中在丙烯酸酯等油溶性單體,而關于水溶性單體的研究還較為少見,因此利用在水介質中聚合的優點實現水溶性單體的聚合,合成多官能度的水溶性聚合物也將成為SET-LRP研究的熱點。
參考文獻
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[3] 李強,張麗芬,柏良久等.原子轉移自由基聚合的最新研究進展[J].化學進展,2010,22(11)
[4] 袁金穎,樓旭東,潘才元.原子轉移自由基聚合反應及其進展[J].化學通報,2000,3:10-15
【關鍵詞】 聚合物 水泥砂漿 應用
英美對聚合物材料運于路面工程上個世紀三十年代,并及時的審報專利。我國在這一方面的研究較晚,是在這十年間才有所發展的。第六屆國際聚合物混凝土會議于1990年在上海召開,是國際聚合物混凝土領域學者的一次大聚會。聚合物砂漿具有高強、耐腐蝕、耐磨損等優越力學性能及其不可替代物理性能,品種多。西方發達國家都已將其作為大宗的化學建材,普遍應用。
1 聚合物砂漿優良的改性機理
聚合物膠液加入特殊的水泥砂漿中后,隨著水泥水化吸收水分,失水后的聚合物顆粒逐漸聚集,形成了一種三維連續的網狀聚合物膜。這種膜粘附于骨料表面,水泥石也穿過聚合物網孔形成了空間連續的網狀結構,兩種網狀結構互相穿透交結在一起,形成連續致密的基體。這種結構提高了構造物的致密程度,所以提高了強度。
2 聚合物水泥砂漿中最主要的原材料
(1)聚合物。用于砂漿改性的聚合物材料,在性能方面要求高。首先在發揮自身優點時,對砂漿整體不會帶來不利影響。現常用改性砂漿的聚合物材料的種類有丁苯乳液、聚丙烯酸脂、聚乙烯醋酸脂等。乳液用于改良砂漿時會明顯不足。利用聚合物乳液的共混性,設計出不同性能要求、適應不同用途的共混物用于改性砂漿。(2)礦物摻合料。礦物摻合料(硅灰、粉煤灰、礦渣等)是水泥砂漿的改性材料。將礦物摻合料和聚合物按比例摻到砂漿中,優勢互補,改善了砂漿的性能。(3)水泥。聚合物改性砂漿的水泥為普通硅酸鹽水泥,也可用高鋁酸鹽水泥。是按比例將三氧化二鋁和氧化鈣經熔化或煅燒,將熟料研磨后制成。(4)砂。采用天然砂或石英砂,其強度要比普通砂漿高。
3 聚合物砂漿的力學性能
根據摻聚醋酸乙烯水泥砂漿的軸拉和軸壓應力-應變關系及抗彎性能。結果表面,隨著聚醋酸乙烯的摻入,砂漿的軸壓強度和彈性模量顯著下降,但極限應變卻明顯增大:砂漿的軸拉強度和抗彎強度均略有提高,而極限應變、拉壓強度比和彎壓強度比則顯著增加。因此,摻入聚醋酸乙烯能有效改善砂漿的變形力學性能,根據試驗結果,聚醋酸乙烯不但具有優良的粘結性能,還具有良好的耐久性,可廣泛用于新老混凝土的粘結、修補及結構加固中的鋼板粘貼和表面粉刷等。
4 聚合物砂漿的應用
4.1 利用聚合物砂漿砂漿良好的粘結性與抗折、抗拉、抗沖擊能力,用于構造物破損部位及小面積橋面鋪裝層的混凝土修補材料
在S308線關爺廟三橋,防震擋塊破損,是由于結構性的剪切力破壞,近兩年我們通過養護維修的方式,利用高強水泥混凝土,還采用了環氧樹脂混凝土進行了維修,但是都沒有達到維修效果。分析原因是雖然高強水泥混凝土與環氧樹脂混凝土強度、剛度都能達到設計目標強度,但在最初成形階段,邊通車邊施工,車輛通過時的振動會有所影響,在原來破壞部位,沒有成形就已經破壞了,今年,我們利用上海奧茨公司提供的聚合物砂漿,進行了維修,到目前為止,達到了維修的目的,效果明顯。
聚合物砂漿施工工藝及注意事項:(1)表面清理:基面的泥土、浮塵、老化及病害、破損部分及水泥漿、油污需清除干凈,最好采用橋梁清洗機進行沖洗,低凹破損處先補平,基層表面要求平整、干燥、干凈,含水率≤9%;(2)配料:按照質量比用電子秤稱取聚合物砂漿和水(質量比FH-CR比水為100比25至30),摻拌均勻,最少要連續攪拌3~4分鐘,攪拌均勻后即可施工。請按涂刷面積配料,避免過多浪費。特別是在環境溫度很高時更要注意施工的適用時間;(3)涂刷:一般采用2-4遍涂刷(可以適量加水稀釋,便于涂刷)。涂膜總厚度根據要求涂刷,一般2.0±0.1mm厚。每遍涂抹需待上次表干之后方可進行下道操作,結束后經自然養護2天即可。注意事項:雨雪天氣、四級以上強風天氣嚴禁施工;運輸與貯存時,不同類型、規格的產品應分別堆放,不應混雜。避免日曬雨淋,貯存溫度為常溫貯存,保質期一年。
4.2 用于結構構件的防水
針對G312線長嶺溝橋橋梁安全帶部位滲水,使邊板側面及安全帶部位混凝土出現了較嚴重的凍漲及水損壞,混凝土出現掉皮,剝落現象。我們通過材料的性能比較,擇優選擇了FH-CR無機聚合物砂漿,而對于狀況較好的部位,則可以進行局部修復。聚合物水泥砂漿作為柔性放水材料應用時,主要是以防水涂料形式使用。我們對安全帶及邊板進行了局部修復與防水處治。現將施工過程介紹。
FH-CR無機聚合物砂漿施工工藝及注意事項:(1)先進行了劃線,對沿安全帶50CM的范圍施劃出開挖線,用電動鎬將開挖線內的橋面瀝青鋪裝層挖除。(2)無機聚合物砂漿的摻拌,按照質量比用電子秤稱取FH-CR無機聚合物砂漿和水(質量比FH-CR比水為100比15至20),摻拌均勻,最少要連續攪拌3~4分鐘。(3)參照脫落及病害部位的厚度,如果厚度在1cm以下,一次性涂抹修復。如果厚度在1cm以上,應當分多次涂抹修補,其時間間隔應當在3小時以上。
應注意以下事項:(1)在進行聚合物砂漿修補前,最好用橋梁清洗機進行清洗,重點清洗病害及脫落部位,使原基面無剝落、松散,接合面潔清,沒有污染。(2)表面清理完畢即可進行初次修補,初次修補完畢后當養生3-6個小時,可直接灑水養護,也可表面覆蓋塑料薄膜等保濕養生,保持表面濕潤。(3)如果厚度在1~3cm,當進行中間層修補,中間層修補同初次一樣。(4)最后要求對表面進行平整處理,厚度在0.5~1cm厚,要求表面平整,盡量恢復原有截面原狀。(5)對于修復完畢后的結構構件,應當及時組織養護保養施工,對于遭受陽光照射強烈或風干嚴重的地方,應當考慮使用表面封閉材料如濕布、塑料薄膜等進行養護。對于養護的構件,養護時間不得少于3天。(6)修復梁體的施工根據梁體混凝土脫落厚度選擇不同的修復次數。
這種FH-CR聚合物水泥砂漿(修補并能防水砂漿)上海法赫橋梁隧道養護工程技術有限公司已經在我段進行了推廣,主要應用于混凝土結構及橋梁鋪裝層等部位的防水維修,并做了橋梁不面積的水損壞修補材料,主要有以下五點理由。
4.3 對該橋墩柱進行了維修
長嶺溝橋橋底為園柱式橋墩,擴大基礎。橋下常年流水,雨季常伴有流砂,冬季結冰期長。經過多年雨季洪水伴著流砂的沖擊,加上冬季冰凍的侵蝕,現柱體表面混凝土出現剝落、破損、水損壞現象。造成柱體露筋。我們充分考慮了該柱體的破壞機理。利用FH聚合物水泥砂漿較好的防腐蝕性,并有很好的防水性能,在該柱體的維修部位使用。同時進行了其他材料的性能對比。因此在許多防腐蝕場合得到應用,現介紹一下該柱體的施工。
(1)表面清理:基面的破損、水損壞及露筋部分,采用橋梁清洗機加砂進行沖洗,并使有病害的部分全部沖洗干凈,等表面風干,無明顯水痕,用將低凹破損處用FH-CR無機聚合物砂漿先補平,表面要求基本。(2)配料:按照質量比用電子秤稱取FH-CTR1聚合物水泥砂漿和水(質量比FH-CTR1比水為100比15至20),摻拌均勻,最少要連續攪拌2~4分鐘,攪拌均勻后即可施工。請按涂刷面積配料,避免過多浪費。也要注意環境溫度,在溫度很高時注意施工的適用時間;(3)涂刷:一般采用1-2遍涂刷,以適量加水稀釋,便于涂刷。涂膜總厚度根據要求涂刷,一般1.0±0.1mm厚。每遍涂抹需待上次表干之后方可進行下道操作,結束后經自然養護2-3天即可。
4.4 其它
聚合物水泥砂漿還用于如表面裝飾裝修和保護層,鋪面材料和道路路面等等。這些運用還有等于我們進一步的學習與具體的實踐。
5 施工中存在的問題與不足
(1)施工中還有好多工藝不夠精細,對先進行的機械設備的掌握和了解不足,如在聚合物砂漿的拌制中,我們還采用的是小型機具配合人工的方法,使拌合不夠均勻,也不利于節約人力,節省材料。(2)還有更好的新材料,我們沒有去挖掘,去學習掌握,如,運用聚合物砂漿的抗變形能力較強的特點,可以用于修復縫寬較大(0.3-5CM之間)的裂縫,且這種聚合物砂漿還可以滲入到混凝土中的毛細孔中,達到新舊合一的效果。(3)施工作業人員技術層次不齊,有的技術較強,能夠達到并保證維修效果。反之,同一種材料,同一種施工工藝,所做出來的效果不一樣,這給我們的后續效果評價工作帶來許多不利的影響,尤待我們以后逐步解決。
6 今后的打算與發展方向
通過更多的工程實踐,綜合性的運用新材料,新工藝,制定切實可行的工藝流程及并及時的進行效果評價,為我段現有橋梁養護提供有價值的技術途徑和實施手段,達到自己能做,做能做好,達到同行業先進水平,實現并能在全總段推廣和應用,高質量的完成總段的橋梁的維修與加固,并及時高質量的完成預防性養護橋梁的創建任務。
7 結語
在橋梁的運營、養護階段,對病害橋梁進行檢測,并及時進行維修評價,保證橋梁的正常使用與耐久性。并能認識到結構及構件在設計壽命期內各個組成部件具有不同的耐久性極限,需要維修、加固,才能保證結構服務功能。橋梁結構的安全性、耐久性并非在設計及建設期全部完成,也不會一勞永逸,需要定期進行檢測、評定、鑒定、養護、維修、更換、加固等措施。
參考文獻:
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[關鍵詞]聚合物 改性瀝青 防水卷材
一、聚合物改性瀝青的性能
聚合物改性瀝青是由聚合物和瀝青基礎兩大部分組成的,聚合物同瀝青具有較好的相溶性,可以賦予瀝青某些特性,進而改善瀝青的性能。聚合物改性瀝青卷材的應用取決于聚合物瀝青的性能,而性能不僅取決于聚合物的種類、含量和構造,還取決于瀝青基礎的成分,因此必須同時從所含聚合物和瀝青材料兩大方面進行考慮。
二、聚合物改性瀝青的主要類型
1.SBS聚合物改性瀝青
SBS是丁苯橡膠的一種,丁苯橡膠由丁二烯和苯乙烯共聚制成。將丁二烯和苯乙烯嵌段共聚,形成具有苯乙烯(S)―丁二烯(B)―苯乙烯(S)的結構,則得到一種熱塑性的彈性體。SBS具有橡膠和塑料的優點,常溫下具有橡膠的彈性,高溫下又能像橡膠那樣熔融流動,成為可塑性材料。SBS在瀝青內部形成一個高分子量的凝膠網絡,大大提高了瀝青的性能。與普通瀝青相比,SBS改性瀝青具有眾多優點:彈性好,延伸率大,延度可達2000%;低溫柔性大大改善,冷脆點降至―40℃;熱穩定性提高,耐熱度達90~100℃;耐候性好等。SBS改性瀝青是目前最成功和用量最大的一種改性瀝青,在國內外都得到普遍使用,主要用途便是制作防水卷材。以SBS改性瀝青作為侵漬覆蓋層,以聚酯纖維無紡布、黃麻布、玻纖氈等作為胎基,以塑料薄膜為防粘隔離層,經選材、配料、共熔、侵漬、復合成型、卷曲等工序加工制作,便從總體上制成了SBS改性瀝青防水卷材。
2.APP聚合物改性瀝青
APP是聚丙烯的一種,根據甲基的不同排列,聚丙烯分無規聚丙烯、等規聚丙烯和間規聚丙烯三種。APP即是無規聚丙烯,其甲基無規地分布在主鏈兩側。無規聚丙烯為黃白色塑料,無明顯熔點,加熱到150℃才開始變軟,在250℃左右熔化,并可以與石油瀝青均勻混合。以聚酯氈或玻纖氈為胎基,以無規聚丙烯作改性瀝青為浸涂層,兩面覆以隔離材料,便制成了APP改性瀝青防水卷材的雛形。
三、SBS和APP改性瀝青防水卷材性能比較
1.SBS和APP改性瀝青防水卷材基礎性能比較
2.SBS和APP改性瀝青防水卷材適應性能比較
SBS改性瀝青防水卷材和APP改性瀝青防水卷材廣泛應用于工業與民用建筑的屋面、地下室、衛生間、水池等的防水防潮以及橋梁、停車場、游泳池、隧道、蓄水池等建筑物的防水、防潮、隔氣、抗滲以及瀝青類屋面的維修工程。兩者在材性方面的差異主要表現在:SBS改性瀝青防水卷材的低溫性能(低溫柔度)較好,更適宜用于寒冷地區;而APP改性瀝青軟化點高,延度大,冷脆點降低,粘度增大,具有優異的耐熱性和抗老化性,因而APP改性瀝青防水卷材的高溫性能(耐熱度)較好,更適宜用于炎熱地區。
3.國內其它類型改性瀝青防水卷材
目前國內外防水市場使用最廣的防水材料仍然是SBS和APP改性瀝青防水卷材。當然,除了這兩種主要的聚合物改性瀝青防水卷材以外,還有自粘性改性瀝青卷材、三元乙丙(EPDM)橡膠卷材、TPO改性瀝青卷材、聚合物改性煤焦油油氈、IPD改性瀝青卷材等多種防水卷材。其中,自粘性改性瀝青卷材就有不少優點,與SBS改性瀝青卷材相比,具有自粘合的功能,施工簡便,容易形成全封閉的整體防水層;在材性方面,其拉力、耐熱度較低,低溫柔度略好。三元乙丙(EPDM)橡膠卷材則是以三元乙丙橡膠或摻入適量丁基橡膠為基本原料,加入軟化劑、填充劑、補強劑和硫化劑、促進劑、穩定劑等,經配料、密煉塑煉、過濾、拉片、擠出或壓延成型、硫化等工序制成的高強高彈性防水材料。該防水材料耐老化性能好、使用壽命長,強度好、彈性好、拉伸性能優異;耐高低溫性能好。
參考文獻:
[1]王曉軍.近年在火電工程中應用SBS( 改性瀝青)、EPDM(三元乙丙) 等新型防水材料的分析報告.武漢大學學報.
[關鍵詞]引風機、腐蝕、防護
中圖分類號:TG179 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)11-0026-01
1 腐蝕原因分析
引風機殼體為碳鋼,型式為蝸殼狀的,型號為Y4-73-9D。煙氣中含有N2、O2、H2S、HCl、CO2。根據對腐蝕垢物分析,其中:Fe 46.75%、Al 16.13%、S 15.79%、Si 15.63%、Ca 4.04%等物質,且該結垢物PH值1~2(屬強酸物質)及易溶于水的特點,所以對碳鋼的金屬表面容易發生露點腐蝕,腐蝕原因如下。
1.1 腐蝕介質產生
煙氣露點腐蝕是指加熱爐的燃油或燃氣中含有硫,當含硫燃料燃燒時,硫的化合物發生分解,生成氣態硫或二氧化硫,反應式如下:
H2S+3/2O2=SO2+H2O
3H2S+3/2O2=3/2S2+3H2O
由于燃燒室中有過剩的氧氣存在,所以又有少量的二氧化硫再與氧化和成三氧化硫,見下式:
2SO2+O2=2SO3
在高溫煙氣中的三氧化硫氣體不腐蝕金屬,但當煙氣溫度降到400℃以下,三氧化硫將與水蒸汽化合成稀硫酸,反應如下:
SO3+H2O=H2SO4
當稀硫酸凝結到金屬表面是就會發生低溫硫酸腐蝕。與此同時,凝結在低溫受熱面上的硫酸液體,還會與氣態硫和粘附煙氣中灰塵形成不易清除的糊狀垢物,增加了熱阻,使殼體表面溫度更低,進一步促使冷凝液的形成,如此循環,垢物越積越多,便構成了電化學的垢下腐蝕。
1.2 金屬表面腐蝕
由于煙氣中產生大量的酸性物質,對金屬表面是“酸的再生循環”作用。碳鋼在含有二氧化硫的濕氣(煙氣)中生銹被認為是“酸的再生循環”作用。按照這個概念,二氧化硫首先被吸附在金屬表面上,由二氧化硫、鐵和氧形成硫酸亞鐵。然后,硫酸亞鐵水解形成氧化物和游離的硫酸。硫酸又加速腐蝕鐵,所得的新鮮硫酸亞鐵再水解生成游離酸,如此反復循環。
當有二氧化硫存在時對碳鋼腐蝕比較快的。
2 防護措施選擇
2.1 防腐材料的篩選
通過對幾種防腐材料的篩選,選用了鈦納米聚合物涂料。
2.2 采用鈦納米聚合物涂料的依據
生產鈦納米聚合物涂料的設備與常規生產涂料的設備有本質上的區別,這是常規涂料不具備的,是2002年世界首創。
鈦納米聚合物就是將鈦超細化達到納米級,使其表面活性大大提高。同時將有機物雙鍵打開,形成游離鍵,兩者復合到一起形成化學吸附和化學鍵合生成鈦納米聚合物。其涂料是以鈦納米聚合物、環氧樹脂、固化劑、助劑及少量溶劑組成的雙組份涂料。有如下特點:
2.2.1 抗滲透性強:A鈦納米聚合物和樹脂形成了化學鍵合和化學吸附,堵塞了填料與樹脂間的滲透通道。B微小的鈦納米聚合物粒子填充到分子空穴中,由于水、氧和其它離子不能透過鈦納米聚合物顆粒本身,只能繞道滲透,這樣就延長了滲透路線,起到迷宮效應。C鈦納米聚合物有包覆有機物層,所以具有抗潤濕性,減少毛細管作用抵抗極性介質和離子通過涂膜。
2.2.2 抗腐蝕性高:A 抗滲透性好,可阻止水、氧和離子的通過,使涂料具有屏蔽能力。B 鈦納米聚合物涂料固化時體積收縮率小,而且游離建和鈦的結合狀態使分子鏈柔軟便于旋轉,可消除內應力,所以鈦納米聚合物涂料的應力很低,涂層內部沒有微裂紋,抗開裂、剝離能力強。以上兩條提高了防止物理破壞的能力。C 鈦填料本身耐蝕性好。D 化學鍵合與化學吸附作用形成穩定的結構,阻止水、氧及其它腐蝕介質的取代作用,使其不易發生腐蝕反應,提高了防止化學腐蝕破壞的能力。所以這四點決定了鈦納米聚合物涂料具有很好的耐腐蝕性能。
2.2.3抗垢性好:A對于粗糙的表面,能增加液體流動的阻力減少流速速,增加近壁流層的厚度,造成更多的結構核心,有利于污垢的沉積長大。而鈦納米聚合物涂層由于微小納米粒子的填充作用表面光潔度很高,近壁流層薄不利于結構。B 鈦納米聚合物具有特殊的磁性,能對污垢粒子整形使其排列整齊,不形成垢分子交錯穿插的硬垢。因為水經過磁化后不會形成硬垢。C 鈦納米聚合物特殊的化學結構形成親油憎水表面,排斥污垢粒子,使其不能粘附到涂層表面上,達到防垢的功能。D 具有一定的殺菌功能,可以止菌、藻類微生物附著。
2.2.4耐溫性好:鈦納米聚合物涂層,當溫度達到樹脂玻璃轉化溫度時,樹脂鏈接運動由于受鈦納米粒子的化學鍵合和填充的束縛作用,其自由體積空穴不能增大,仍有良好抗滲透性,使腐蝕因子不易透過。其耐溫性能比同基樹脂涂料高50℃以上。例如環氧基涂料的耐溫性一般是80℃,而環氧基鈦納米聚合物涂料的耐溫性達到150℃。
2.2.5耐水性好:鈦納米聚合物涂料的羥基、醚基及氨基等親水基,與鈦納米聚合物發生化學鍵合或化學吸附,其極性大幅度下將,此外鏈接上的鈦納米聚合物有疏水性,這樣涂料的整體耐水性大大提高。另外,固化后玻璃化溫度的提高、涂層良好的抗滲性賦予涂層優秀耐水性。
3 結構層的選擇與施工
3.1 施工
3.1.1底面處理:對于罐內壁進行機械噴砂處理。處理后的金屬表面達到 國家標準《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB8923-88中Sa2.5 級(二級)即:“鋼材表面應無可見的油脂、污垢、氧化皮、鐵銹和油漆涂層附著物,表面應顯示均勻的金屬光澤,并用吸塵器、干燥潔凈的壓縮空氣或刷子清除粉塵。表面無任何殘留物,同時表面有40μm左右的粗糙度。
3.1.2涂刷兩道底漆:在涂刷前首先用吸塵器把金屬表面的灰塵處理掉,同時把腳手架上的灰塵去掉。表面保持干燥。然后涂刷兩道鈦鈉米聚合物涂料,每道漆固化不小于12小時。
3.1.3 中間漆一道:涂刷三道鈦鈉米聚合物涂料。
3.1.4 面漆兩道:涂刷兩道鈦鈉米聚合物涂料面漆。
以上每道漆固化時間間隔為12小時,涂層施工完后固化7天可以投入使用。
4 結論
抗滲透性強:比一般特種防腐涂料抗滲能力強。
抗腐蝕性高:在該條件下使用比一般的防腐層耐腐蝕。
抗垢性好:表面光滑涂層表面不易結銹垢。
耐溫性好:耐溫性能比同基樹脂涂料高50℃以上。
耐煙氣好:長期使用防腐涂層不會反粘、變脆。
施工性好:涂料施工成型好,比常規涂料表干時間(24h)縮短一倍(12 h)。
所以說該防腐涂層在含有硫化物等多種介質的煙氣中,解決了金屬表面腐蝕常規特種防腐涂料耐腐蝕不耐溫度的難題。為引風機內壁的防腐蝕找到了一種新方法。
參考文獻
[1] 陶琦等.金屬腐蝕及其防護措施的研究進展.湖南有色金屬.2007,23(2):43-46.
[關鍵詞]聚合物泥漿 大西客專 樁基 施工
中圖分類號:TU473.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)17-0023-02
一、工程概況
新建鐵路大同至西安客運專線站前14標二項目部承攬施工的渭洛河特大橋起止墩號為1487#~1813#墩。其中樁基3124根,樁徑分1.25m、1.5m和1.8m三種,單樁長為36~70m,總長約16萬延米;施工采用聚合物泥漿液護壁進行鉆進。
二、聚合物泥漿的制備及使用
(一)、聚合物泥漿的制備
1.聚合物泥漿的配合比設計
根據施工地層的不同進行不同泥漿配合比的設計,在相同地質條件下不同品牌的聚合物泥漿配比亦不同。所設計的配合比泥漿主要滿足兩個性能指標,一個是黏度值,另一個是pH值。
2)將循環泵打開,進行自循環后,通過泵出水管口加入適量聚合物(即噴射水流沖入)。加入時要求慢慢均勻,加入完畢后用空壓機通氣管鼓動空氣攪拌一小時,用馬氏漏斗測定溶液的黏度,達到要求后即可。若黏度高于要求值,可直接加水稀釋:若黏度小于要求值,可能是由于攪拌時間不夠,需延長攪拌時間,如果仍達不到黏度,可打開循環泵自循環后通過出水口補充添加聚合物,并再次用空壓機攪拌,直至滿足條件(一般情況下手感稍有粘度起線絲狀即可)。
(二)、聚合物泥漿的使用
聚合物泥漿的使用方法同傳統膨潤土泥漿,施工過程中需注意一下幾點:
1)在鉆進過程中,如果含砂層較多,要提前準備好足夠量的泥漿,并在鉆進過程中不斷補充泥漿,保持鉆進液面,確保地層壓力平衡。
2)灌樁完后,返回的泥漿如達不到其黏度,可以打開循環泵自循環后通過出水口補充聚合物,并用空壓機不停攪拌,直至滿足條件,以備下一個樁鉆孔所用。
三、聚合物泥漿的適用地層
實踐表明,聚合物泥漿適用于大西鐵路客專渭洛河特大橋橋址處所有地質層,主要為第四系全新統沖積黏質黃土、砂質黃土、細砂、中砂、粗砂、礫砂和沖積粉質黏土、粉土及第四系上更新統沖積粉質黏土,細砂、中砂、粗砂、礫砂、粉土和沖湖積粉質黏土、粉土,以及部分不良地質、特殊巖土層(液化性土層、濕陷性黃土、松軟土)。
四、聚合物泥漿的性能特點
1)配制簡單:采用 “清水+堿+聚合物”配制泥漿便于現場操作。
2)護壁性強:鉆孔過程中,在孔壁周圍形成了一層薄的半透明的糊狀保護層,加強了鉆孔作業中孔壁強度,固壁性強,有效防止了地下水滲透。
3)沉渣速度快:一是聚合物泥漿在較低的濃度條件下即可創造極佳的粘度環境,其越均勻粘度就越強,沉淀凝聚速度也就越快。旋挖鉆在鉆孔過程中鉆具(鉆桿、鉆頭)的連續運動使孔內泥漿形成了二次攪拌,提高了鉆屑黏聚能力,利于鉆屑快速清除出鉆孔,也避免鉆孔施工中出現埋鉆、埋桿、孔壁塌方等事故,有效提高鉆進速度和成孔效率。施工中大量實際統計數據表明,在鉆孔完畢后靜停15~40分鐘,再用旋挖鉆頭撈取一次沉渣,即可達到灌注前沉渣厚度控制在高速鐵路驗標要求的10cm以內。
4)成孔(樁)效率高、質量好:聚合物泥漿的另一特性是比重小,一般在1.01左右,接近清水比重,其對鉆孔施工的影響主要體現在降低鉆孔機具的損耗,提高了鉆進速度,縮短了清孔時間,水下混凝土灌注順利,減少了施工風險。
四、應用效果
聚合物泥漿在大西鐵路客運專線渭洛河特大橋樁基鉆孔中的實際應用效果十分明顯,主要如下:
1)聚合物泥漿的使用方式快捷便利,適合各種施工條件中的快速配制,制漿時間大大縮短,且制漿過程避免了揚塵,文明施工;
2)漿體可以自行清潔,含沙率低,與混凝土自行分離,延長鉆頭使用壽命并提高混凝土的澆筑質量;
3)最大程度的減少了孔壁塌方、樁體縮頸、斷樁的發生幾率,增加了優質樁的數量,I類樁的數量有了明顯增加;
4)施工中孔徑控制更加精確,減少了旋挖出土量及混凝土澆筑量,節約材料及機械臺班費用;
5)環保產品,無污染,不產生廢泥漿,并可循環使用;
6)用量少,節約施工場地,且無需單獨增加棄漿場,減少了征地費用和維護費用。
五、經濟效益
聚合物泥漿與傳統膨潤土泥漿相比,施工成本低,配制所需時間少,泥漿重復利用率高。以100m3水配制泥漿為例,其經濟效益對比情況見表3和表4。
六、結束語
聚合物泥漿作為一種新型材料被引入中國市場,有著與粘土泥漿和膨潤土泥漿迥然不同的性能。快速沉淀鉆屑的能力比較顯著,特別是膨潤土和粘土較難適應的復雜地質條件及砂層較厚的地層,其粘度大,比重小,含砂率小的特點在現場施工中取得了良好的實際效果,能滿足高鐵施工的工期、質量要求,為旋挖鉆鉆孔施工工藝的研究、開發和推廣應用打下了技術基礎,相信在類似復雜的地質條件下能夠更大地發揮作用,必將廣泛應用于鉆孔樁施工領域。
參考文獻
【關鍵詞】XPS擠塑板;施工工藝;錨固
隨著我國經濟建設的快速發展,建筑能耗在我國能源總消費中占得比例正逐年上升,在圍護結構中,墻體的能量損失約占30-40%,墻體的節能保溫技術得到了建筑界的關注。XPS外墻外保溫系統由于保溫隔熱性能優越在民用建筑中逐漸得到了廣泛使用,但該種外墻外保溫系統位于建筑結構外層,承受著正、負風壓和風振作用,溫度、濕度變化產生的應力,地震力作用。還必須具有良好的防火性能及耐雨水侵蝕和抗凍融能力。如何確保XPS外保溫施工質量及安全成為我們施工技術人員要研究的重點工作之一。
1 XPS擠塑板系統組成特點
擠塑板薄抹灰外墻外保溫系統,以擠塑板為保溫材料,采用專用外保溫黏結劑粘貼擠塑板,并用錨固件輔助固定在墻體外表面,以專用抹面膠漿作為保護層,耐堿玻纖網格布為增強抗裂層,彈性涂料或面磚作為飾面層的擠塑板薄抹灰外墻外保溫系統的構造體系。
1.1 材料特點及質量要求
XPS擠塑板具有致密的表層及閉孔結構,內層導熱系數低,具有較好的保溫隔熱性能 對同樣的建筑物外墻,其厚度小于膠粉聚苯顆粒、EPS等其它類型的保溫材料,而且具有良好的抗濕性。
1.2當前XPS擠塑板施工常見問題
1.2.1 薄抹灰防護層開裂。主要原因: 薄抹灰防護層過厚; 抗裂砂漿柔性不足; 網格布質量差、強度低; 使用不當。
1.2.2XPS板空鼓、開裂、脫落。主要原因: 基層處理不好; 聚合物砂漿粘貼面積不夠; 聚合物砂漿攪拌不均勻; XPS聚苯板密度偏低、陳化時間不夠; 固定件數量不夠。
1.2.3 節點及特殊部位出現熱橋。窗臺、陽臺、雨篷、挑檐、水落口、女兒墻等特殊部位是容易出問題的地方。主要原因: 網格布搭接不夠; XPS聚苯板端頭處理不當; 抹面膠漿封閉不嚴。
2 施工工藝
XPS擠塑板外保溫系統施工工藝要求: 基層處理刷專用界面劑 配專用聚合物粘結砂漿抹底層聚合物砂漿預粘板邊翻包用網格布粘貼XPS聚苯板鉆孔安裝固定件擠塑板打磨、找平、清潔 中間驗收拌制面層聚合物砂漿刷一遍專用界面劑抹聚合物砂漿粘貼網格布抹面層聚合物抗裂砂漿分隔縫內填塞內襯、封密封膏驗收。
2.1 基層墻體處理
首先將已砌筑好的外墻面的浮灰 浮土 油污和其它磚石廢棄物清理干凈,檢查基層墻體的平整度。
2.2 彈控制線
根據建筑立面設計和外墻外保溫技術要求,在墻面彈出外門窗水平垂直控制線及伸縮縫線 裝飾縫線等。
2.3 掛基準線
在建筑外墻大角 (陽角 陰角) 及其他必要處掛垂直基準鋼線,每個樓層適當位置掛水平線,以控制擠塑板的垂直度和平整度。
2.4 調制聚合物砂漿
根據生產廠使用說明書提供的配合比配制,專人負責,嚴格計量,機械攪拌,確保攪拌均勻。拌好的膠粘劑在靜停后10min,還需經二次攪拌才能使用配好的料注意防曬避風,以免水分蒸發過快 投料順序為:先水然后是干粉,干粉應隨拌隨用,一次配制量應在2h內用完,拌制干粉砂漿時不得摻入水泥、砂子、防凍劑等材料。
2.5 鋪貼翻包網格布
在飄窗板,挑檐、陽臺、伸縮縫等位置預先粘貼板邊翻包網格布。裁剪翻包網格布,寬度為200mm加保溫板厚度得和。先在基層墻體上所有門、窗洞周邊及系統終端處涂抹粘結聚合物膠漿,將裁剪好的網布一邊100mm壓入膠漿內(不允許有網外露),將邊緣多余的聚合物膠漿刮干凈,保持甩出部分網布清潔 后期粘貼擠塑板時再將剩余網格布翻包過來。
2.6 粘貼保溫板
2.6.1 擠塑板的粘貼應從細部節點及陰、陽角部位開始向中間進行。鋪貼順序:鋪貼聚苯板從上至下沿水平方向鋪設,相鄰苯板錯縫搭接,錯縫長度為1/2板長,轉角部位應咬槎搭接。
2.6.2 粘貼擠塑板時,相鄰板應齊平,板縫拼嚴,縫寬超出2mm時用相應厚度的聚苯片填塞 拼縫高差不大于1.5mm,否則應用砂紙或專用打磨機具打磨平整。
2.7 安裝錨固件
2.7.1 操作時,自攻螺栓需擰緊,使用根部帶切割刀片的沖擊鉆,將工程塑料膨脹釘的釘帽比擠塑板邊表面略擰緊一些,保證擠塑板表面平整,利于面層施工,同時方可確保膨脹釘尾部膨脹部分因受力回擰膨脹使之與基體充分擠緊.
2.8 鋪貼耐堿網格布
2.8.1 門窗洞口內側周邊及洞口四角均加一層網格布進行加強,洞口四周網格布尺寸為200×300mm,大墻面粘貼的網格布搭接在門窗口周邊的加強網格布之上,一同埋貼在底層聚合物砂漿內。
2.8.2 墻身陰、陽角處埋貼的網格布必須從兩邊墻身雙向繞角且相互搭接,各面搭接寬度為不小于200mm。
2.8.3 大面積埋貼的網格布左右搭接寬度100mm,上下搭接寬度80mm,不得使網格布褶皺、空鼓、翹邊,嚴禁出現干搭接
2.9抹面層聚合物抗裂砂漿
2.9.1 面層聚合物砂漿的抹面厚度以蓋住網格布且不出現網格布痕跡為準,同時控制面層聚合物抗裂砂漿總厚度在3-5mm。
2.9.2 在預留孔洞位置處網格布將斷開,此處面層砂漿的留槎位置應考慮后補網格布與原大面網格布搭接長度要求而預留一定長度面層聚合物抗裂砂漿應留成槎。
3 結束語
XPS擠塑聚苯板外墻外保溫技術從使用結果來看,該外墻保溫系統能有效地保護墻體,不受內外溫差變化影響,減少溫度應力,效果良好,有推廣使用的前景。由于施工及材料等為題XPS擠塑聚苯板保溫還存在質量問題,這需要建設項目各方主動共同努力才能扭轉 而且對XPS擠塑板外保溫系統做進一步的研究 和探索,完善和解決系統的質量問題,服務于建筑節能工程。
參考文獻
[1]張德信.建筑保溫隔熱材料[M].北京:化學工業出版社,2010