聚合物浸漬混凝土（ Polymer impregnated concrete ， PIC ）是將已硬化的混凝土經(jīng)干燥后浸漬在有機(jī)單體中，然后用加熱或輻射等方法使混凝土孔隙內(nèi)的單體產(chǎn)生聚合作用，從而混凝土和聚合物牢固地結(jié)合成為有機(jī)、無機(jī)復(fù)合材料。
聚合物填充了混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫，特別是提高了水泥石與骨料間的黏結(jié)強(qiáng)度，減少了應(yīng)力集中，使聚合物浸漬混凝土具有高強(qiáng)、防腐、抗?jié)B、耐磨、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)。
聚合物浸漬混凝土因其具有高強(qiáng)度、高密實(shí)度、高抗凍性、高抗?jié)B性及耐化學(xué)侵蝕的優(yōu)點(diǎn)而用途廣泛，其適用的場(chǎng)合有：耐腐蝕材料及制品，如化工廠污水管道、池槽內(nèi)壁、建筑物的樁基等；高強(qiáng)防滲材料及制品，如防滲墻面、隧道襯壁、有壓管道等。用聚合物浸漬混凝土制作的輸氣管道，耐壓強(qiáng)度超過預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，抗氣滲壓力可達(dá) 1.5MPa ；防滲耐磨水工建筑，水壩防滲面、橋墩砌塊等，可有效抵抗水流的沖刷作用；防爆混凝土及其制品，與普通混凝土相比，抵抗相同爆炸作用厚度可降低一半；外裝飾用人造石材，聚合物浸漬混凝土經(jīng)研磨后具有光澤，可作人造石材起裝飾作用。
聚合物浸漬混凝土在國(guó)外還被用于海洋工程，如海水淡化裝置舶壓力容器，水下建筑物的外門窗框及海洋結(jié)構(gòu)物的浮子等。
聚合物浸漬混凝土對(duì)原材料的要求如下。
?、倩?nbsp;基材即被浸漬材料，為預(yù)先成型并已硬化的混凝土制品及其他材料，凡以無機(jī)膠結(jié)材料將集料固結(jié)起來的混凝土材料均可使用。對(duì)基材的要求為，有適當(dāng)?shù)目紫?，能被浸漬液滲填，聚合物混凝土的強(qiáng)度隨浸填量的增加而增加；有一定強(qiáng)度，能經(jīng)受干燥、浸漬、聚合過程中作用的應(yīng)力，并且不因搬運(yùn)而產(chǎn)生裂縫；其化學(xué)成分不影響浸漬液的聚合反應(yīng)；應(yīng)充分干燥；尺寸、形狀適應(yīng)浸漬、聚合方法與設(shè)備。
常用的基材有水泥砂漿、普通水泥混凝土、輕集料混凝土、普通及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、石棉水泥及鋼絲網(wǎng)水泥等。
②浸漬液 浸漬液是液態(tài)的聚合反應(yīng)之前的原始單體分子，可以是一種單體，也可以由兩種以上單體組成，品種選擇取決于材料的最終用途 ( 工作環(huán)境 ) 、浸漬工藝、制造成本及材料來源等綜合因素。對(duì)浸漬液的要求為：有適當(dāng)?shù)酿ざ?，浸漬時(shí)易于滲入基材并達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度；有較高的沸點(diǎn)和較低的蒸汽壓力，以減少浸漬后和聚合時(shí)的揮發(fā)損失；聚合后能在基材內(nèi)轉(zhuǎn)化為固體聚合物；聚合收縮率小，聚合后不因水分等作用而軟化或膨潤(rùn)；聚合后與基材黏結(jié)力好，以形成牢固整體；聚合物的玻璃化溫度必須超過工作使用溫度；聚合物應(yīng)有較高的強(qiáng)度和較好的耐水、耐堿和耐老化性能。
常用的浸漬液品種有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸 ’ 甲酯、聚酯樹脂及環(huán)氧樹脂等。
?、厶砑觿?nbsp;浸漬液可以采用單一單體，也可以根據(jù)工藝或性能的需要加入其他添加劑。
常用的添加劑有：稀釋劑，用來降低浸漬液黏度，提高其滲透能力；阻聚劑，防止浸漬液?jiǎn)误w浸漬前自發(fā)聚合；引發(fā)劑，采用加熱聚合法時(shí)用以引發(fā)單體聚合；促凝劑 ( 促進(jìn)劑 ) ，加快引發(fā)劑的作用，促進(jìn)聚合反應(yīng)；交聯(lián)劑，能使線型結(jié)構(gòu)的聚合物轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu)的聚合物。
聚合物浸漬混凝土的制造工藝如下。
?、倩母稍铩⒄婵粘闅?nbsp;基材干燥的目的是將阻礙單體滲入的自由水從基材內(nèi)部的孔隙中排出，以確保單體順利滲入孔隙與基材牢固黏結(jié)。干燥設(shè)備可為烘箱、烘干窯或遠(yuǎn)紅外加熱器，烘干溫度以 110~ 150 ℃ 為宜?；母稍锖笞匀焕鋮s至常溫即可進(jìn)行真空抽氣，真空抽氣的目的是將空氣從基體的孔隙中排除，以提高浸漬速度和浸漬率，進(jìn)而提高混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)。真空度以 50mmHg 為宜。高強(qiáng)度浸漬混凝土必須抽真空，強(qiáng)度要求不高時(shí)也可不抽。
?、趩误w浸漬 將基材混凝土制品浸漬在單體中，可以常壓浸漬，也可加壓浸漬。加壓浸漬不但能提高浸漬速度，還能增加浸漬量，達(dá)到更好的效果。浸漬混凝土又可分為完全浸漬 ( 基材被浸沒于單體中 ) 和局部浸漬 ( 基材不完全被浸沒 ) 兩種方式。完全浸漬混凝土適用于高強(qiáng)度混凝土構(gòu)件，浸漬量約在 6 ％左右；局部浸漬混凝土適用于防滲、防腐、耐磨等使用場(chǎng)合，浸漬深度一般在 10mm 以下，浸漬量約為 2 ％。局部浸漬還可以現(xiàn)場(chǎng)操作，用來提高新混凝土的性能或修補(bǔ)破損的老混凝土。
?、蹎误w聚合 是將已滲入基材孔隙中的單體浸漬液轉(zhuǎn)化為聚合物的工藝過程，有加熱聚合、輻射聚合和催化劑聚合三種方法。我國(guó)常用加熱聚合法，現(xiàn)場(chǎng)浸漬時(shí)也采用催化劑聚合法。
聚合物浸漬混凝土性能優(yōu)良，但由于其價(jià)格較高及制備工藝對(duì)產(chǎn)品尺寸的限制，阻礙了其更為廣泛的應(yīng)用。目前多用于對(duì)強(qiáng)度和耐久性有特別要求的小型構(gòu)件及某些混凝土結(jié)構(gòu)表面的強(qiáng)化處理。
聚合物填充了混凝土內(nèi)部的孔隙和微裂縫，特別是提高了水泥石與骨料間的黏結(jié)強(qiáng)度，減少了應(yīng)力集中，使聚合物浸漬混凝土具有高強(qiáng)、防腐、抗?jié)B、耐磨、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)。
聚合物浸漬混凝土因其具有高強(qiáng)度、高密實(shí)度、高抗凍性、高抗?jié)B性及耐化學(xué)侵蝕的優(yōu)點(diǎn)而用途廣泛，其適用的場(chǎng)合有：耐腐蝕材料及制品，如化工廠污水管道、池槽內(nèi)壁、建筑物的樁基等；高強(qiáng)防滲材料及制品，如防滲墻面、隧道襯壁、有壓管道等。用聚合物浸漬混凝土制作的輸氣管道，耐壓強(qiáng)度超過預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，抗氣滲壓力可達(dá) 1.5MPa ；防滲耐磨水工建筑，水壩防滲面、橋墩砌塊等，可有效抵抗水流的沖刷作用；防爆混凝土及其制品，與普通混凝土相比，抵抗相同爆炸作用厚度可降低一半；外裝飾用人造石材，聚合物浸漬混凝土經(jīng)研磨后具有光澤，可作人造石材起裝飾作用。
聚合物浸漬混凝土在國(guó)外還被用于海洋工程，如海水淡化裝置舶壓力容器，水下建筑物的外門窗框及海洋結(jié)構(gòu)物的浮子等。
聚合物浸漬混凝土對(duì)原材料的要求如下。
?、倩?nbsp;基材即被浸漬材料，為預(yù)先成型并已硬化的混凝土制品及其他材料，凡以無機(jī)膠結(jié)材料將集料固結(jié)起來的混凝土材料均可使用。對(duì)基材的要求為，有適當(dāng)?shù)目紫?，能被浸漬液滲填，聚合物混凝土的強(qiáng)度隨浸填量的增加而增加；有一定強(qiáng)度，能經(jīng)受干燥、浸漬、聚合過程中作用的應(yīng)力，并且不因搬運(yùn)而產(chǎn)生裂縫；其化學(xué)成分不影響浸漬液的聚合反應(yīng)；應(yīng)充分干燥；尺寸、形狀適應(yīng)浸漬、聚合方法與設(shè)備。
常用的基材有水泥砂漿、普通水泥混凝土、輕集料混凝土、普通及預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土、石棉水泥及鋼絲網(wǎng)水泥等。
②浸漬液 浸漬液是液態(tài)的聚合反應(yīng)之前的原始單體分子，可以是一種單體，也可以由兩種以上單體組成，品種選擇取決于材料的最終用途 ( 工作環(huán)境 ) 、浸漬工藝、制造成本及材料來源等綜合因素。對(duì)浸漬液的要求為：有適當(dāng)?shù)酿ざ?，浸漬時(shí)易于滲入基材并達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度；有較高的沸點(diǎn)和較低的蒸汽壓力，以減少浸漬后和聚合時(shí)的揮發(fā)損失；聚合后能在基材內(nèi)轉(zhuǎn)化為固體聚合物；聚合收縮率小，聚合后不因水分等作用而軟化或膨潤(rùn)；聚合后與基材黏結(jié)力好，以形成牢固整體；聚合物的玻璃化溫度必須超過工作使用溫度；聚合物應(yīng)有較高的強(qiáng)度和較好的耐水、耐堿和耐老化性能。
常用的浸漬液品種有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸 ’ 甲酯、聚酯樹脂及環(huán)氧樹脂等。
?、厶砑觿?nbsp;浸漬液可以采用單一單體，也可以根據(jù)工藝或性能的需要加入其他添加劑。
常用的添加劑有：稀釋劑，用來降低浸漬液黏度，提高其滲透能力；阻聚劑，防止浸漬液?jiǎn)误w浸漬前自發(fā)聚合；引發(fā)劑，采用加熱聚合法時(shí)用以引發(fā)單體聚合；促凝劑 ( 促進(jìn)劑 ) ，加快引發(fā)劑的作用，促進(jìn)聚合反應(yīng)；交聯(lián)劑，能使線型結(jié)構(gòu)的聚合物轉(zhuǎn)化為體型結(jié)構(gòu)的聚合物。
聚合物浸漬混凝土的制造工藝如下。
?、倩母稍铩⒄婵粘闅?nbsp;基材干燥的目的是將阻礙單體滲入的自由水從基材內(nèi)部的孔隙中排出，以確保單體順利滲入孔隙與基材牢固黏結(jié)。干燥設(shè)備可為烘箱、烘干窯或遠(yuǎn)紅外加熱器，烘干溫度以 110~ 150 ℃ 為宜?；母稍锖笞匀焕鋮s至常溫即可進(jìn)行真空抽氣，真空抽氣的目的是將空氣從基體的孔隙中排除，以提高浸漬速度和浸漬率，進(jìn)而提高混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)。真空度以 50mmHg 為宜。高強(qiáng)度浸漬混凝土必須抽真空，強(qiáng)度要求不高時(shí)也可不抽。
?、趩误w浸漬 將基材混凝土制品浸漬在單體中，可以常壓浸漬，也可加壓浸漬。加壓浸漬不但能提高浸漬速度，還能增加浸漬量，達(dá)到更好的效果。浸漬混凝土又可分為完全浸漬 ( 基材被浸沒于單體中 ) 和局部浸漬 ( 基材不完全被浸沒 ) 兩種方式。完全浸漬混凝土適用于高強(qiáng)度混凝土構(gòu)件，浸漬量約在 6 ％左右；局部浸漬混凝土適用于防滲、防腐、耐磨等使用場(chǎng)合，浸漬深度一般在 10mm 以下，浸漬量約為 2 ％。局部浸漬還可以現(xiàn)場(chǎng)操作，用來提高新混凝土的性能或修補(bǔ)破損的老混凝土。
?、蹎误w聚合 是將已滲入基材孔隙中的單體浸漬液轉(zhuǎn)化為聚合物的工藝過程，有加熱聚合、輻射聚合和催化劑聚合三種方法。我國(guó)常用加熱聚合法，現(xiàn)場(chǎng)浸漬時(shí)也采用催化劑聚合法。
聚合物浸漬混凝土性能優(yōu)良，但由于其價(jià)格較高及制備工藝對(duì)產(chǎn)品尺寸的限制，阻礙了其更為廣泛的應(yīng)用。目前多用于對(duì)強(qiáng)度和耐久性有特別要求的小型構(gòu)件及某些混凝土結(jié)構(gòu)表面的強(qiáng)化處理。
