涂有纳米改性密封剂的混凝土样品(左)与未处理混凝土(右)的对比。鸣谢:WSU由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的影响，这是北方各州摇摇欲坠的混凝土基础设施中最具破坏性的两个因素。在实验室研究中，与商业密封剂相比，新型密封剂在防水性方面显示出75%的改进，在减少盐损害方面显示出44%的改进。这项工作可以为解决美国桥梁和路面老化的挑战提供另一种方法
领导这项工作的土木与环境工程系教授史贤明说:“我们重点研究了损害混凝土完整性和耐久性的主要元凶之一，那就是水分。”。"如果你能让混凝土保持干燥，绝大多数耐久性问题就会迎刃而解."
石和研究生最近在《土木工程材料》杂志上发表了他们的研究成果，并申请了临时专利。
美国的许多关键基础设施，如美国高速公路系统，建于20世纪50年代至70年代，目前已接近其设计寿命。自20世纪90年代末以来，美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers)每四年都会提供一份美国基础设施的成绩单，显示出持续较差或不及格的分数。在美国大约60万座桥梁中，约有8%被认为存在结构缺陷，每五英里公路路面中就有一英里状况不佳。在寒冷气候下，由于多次冻融循环和近几十年来越来越多的使用除冰盐，这一问题变得更加严重，会使混凝土退化。
“混凝土，尽管看起来像固体岩石，但当你在显微镜下观察时，基本上是一块海绵，”石说。"这是一种高度多孔的非同质复合材料。"
局部密封剂已经成为保护混凝土的一种工具，许多州的运输部门特别使用它们来保护桥面，桥面似乎遭受了最严重的盐害。施说，市场上的密封剂提供了一定程度的保护，但水分经常能够进入混凝土。
在他们的研究中，研究人员将氧化石墨烯和蒙脱石纳米粘土这两种纳米材料添加到一种商业化的基于硅酸盐的密封材料中。纳米材料致密了混凝土的微观结构，使液态水更难渗透。它们还形成了一个屏障，阻止水蒸气和其他气体侵入混凝土。纳米材料还能保护混凝土免受除冰盐的物理和化学侵蚀。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养护助剂。
施补充说，封口机是水基的，而不是使用任何有机溶剂，这意味着它更环保，对工人更安全。
“传统上，当你从有机溶剂切换到水，你牺牲了封闭剂的性能，”他说。“我们证明了纳米材料的使用缓解了性能的下降。”
研究人员已经与行业利益相关者进行了初步的市场分析，并正在研究进一步优化封口的方法。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害或磨损，即在交通繁忙的地区损害材料的日常磨损。他们计划在未来两年进行试点规模的演示，在WSU校园或普尔曼市部署混凝土基础设施实验。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
