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纳米工程密封剂导致更耐用的混凝土
2022年02月21日    阅读量:26227    新闻来源:好力百信息网  |  投稿

一种纳米材料设计的渗透密封剂能够更好地保护混凝土免受水分和盐分的影响——这是北部各州混凝土基础设施崩溃的两个最具破坏性的因素。在实验室研究中,与商用密封剂相比,新型密封剂在防水性能方面提高了 75%,在减少盐害方面提高了 44%。


华盛顿州立大学研究人员开发的一种纳米材料工程渗透密封剂能够更好地保护混凝土免受水分和盐分——这是北部各州混凝土基础设施崩溃的两个最具破坏性的因素涂料在线coatingol.com


在实验室研究中,与商用密封剂相比,新型密封剂在防水性能方面提高了 75%,在减少盐害方面提高了 44%。这项工作可以提供另一种方法来应对美国老化的桥梁和人行道的挑战


“我们专注于影响混凝土完整性和耐久性的主要罪魁祸首之一,即水分,”领导这项工作的土木与环境工程系教授施宪明说。“如果你能保持混凝土干燥,绝大多数耐久性问题都会消失。”


纳米工程密封剂导致更耐用的混凝土 好力百信息网


石和研究生李志鹏最近在《土木工程材料学报》上发表了他们的工作,并申请了临时专利。


美国的许多关键基础设施,例如美国高速公路系统,都是在 1950 年代到 1970 年代建造的,现在已经达到了其设计寿命的终点。自 1990 年代后期以来,每四年,美国土木工程师协会都会提供一份美国基础设施成绩单,显示成绩一直很差或不及格。在美国大约 600,000 座桥梁中,约有 8% 被认为存在结构缺陷,每 5 英里的公路路面就有一座状况不佳。在寒冷的气候中,由于多次冻融循环以及近几十年来除冰盐的使用增加,该问题会加剧,这会导致混凝土降解。


“混凝土虽然看起来像坚硬的岩石,但在显微镜下观察时基本上是一块海绵,”施说。“它是一种高度多孔、非均质的复合材料。”


局部密封剂已成为保护混凝土的一种工具,许多州的交通部门都使用它们来保护桥面,尤其是桥面,这些桥面似乎受盐分损害最严重。施说,市场上的密封剂提供了一定程度的保护,但水分通常能够进入混凝土。


在他们的研究中,研究人员将两种纳米材料,氧化石墨烯和蒙脱石纳米粘土添加到商业硅酸盐密封剂中。纳米材料使混凝土的微观结构致密化,使液态水更难渗透。它们还形成了一道屏障,防止水蒸气和其他容易进入混凝土的气体侵入。纳米材料还保护混凝土免受除冰盐的物理和化学攻击。渗透密封剂被设计成多功能的,因为它也可以作为新拌混凝土的固化助剂。


Shi 补充说,WSU 密封剂是水基的,而不是使用任何有机溶剂,这意味着它对工人来说更环保、更安全。


“传统上,当你从有机溶剂切换到水时,你会牺牲密封剂的性能,”他说。“我们证明了使用纳米材料可以减轻性能下降。”


研究人员已与行业利益相关者进行了初步市场分析,并正在研究进一步优化密封剂的方法。他们正在研究基于纳米材料的密封剂如何帮助保护混凝土免受微生物损伤或磨损,日常磨损会损坏高交通区域的材料。他们计划在未来两年内进行试点规模的示范,在 WSU 校园或普尔曼市部署混凝土基础设施实验。


这项工作得到了 WSU 领导的国家交通基础设施耐久性和寿命延长中心和 WSU 商业化办公室的支持。


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