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高分子材料的主要性能特点范文1
1聚乳酸
聚乳酸(PLLA)是FDA(美国食品和药物管理局)认可的一种可完全生物降解，对环境无污染的聚酯类高分子材料，属于人工合成的科生物降解的热塑性脂肪族聚酯。聚乳酸合成的主要原料是乳酸，乳酸是一类可再生的资源，而且具有无毒无刺激的特性。PLLA具有适应的生物降解特性、良好的生物相容性和可加工性，以及优良的力学强度。已广泛应用于可吸收缝合线、药物缓释材料、人工血管、止血剂、外科粘合剂和骨折内固定等领域，近几年来引起人们广泛的关注。
1.1PLLA用于支架材料
此应用是基于组织工程的生物装置。是为了保证人体细胞和组织的生长，从而达到理想的身体组织功能。PLLA作为一种工程支架材料，具有工程支架材料所必需的两个条件：一是细胞生长和输送营养所必需的孔结构；二是助于细胞生长所需要的几何形状和机械强度。PLLA组织工程支架最早经过在材料上培养组织细胞且不断演变为组织和器官，在这一过程中会缓慢的降解不断地被组织肌体所吸收。
1.2PLLA用于骨科和牙科材料
在高分子医用材料发张起来之前，骨科的固定和牙科的填充物多数是金属材料。比如骨科的固定多数是不锈钢等材料，但是这些金属材料会引发一个问题，那就是“应力屏蔽效应”造成金属材料周围的骨组织因为收不到引力刺激形成骨质疏松和骨退化。这种效应的原因是金属在刚度上远远超过人骨，在力学性能上难以跟随骨折的恢复情况适时调整。而聚乳酸等高分子材料在强度刚度韧性上和人体接近，而且随着骨折的愈合会被慢慢的降解吸收，不仅发挥了良好的性能，也避免了二次手术，减轻病人的痛苦。
1.3PLLA纳米纤维编织缝合线
以PLLA为原料，采用静电纺丝和圆盘定向收集得到具有有序排列的纳米纤维束，并将其编织成线，得到PLLA纳米纤维缝合线。这是一种新的应用。对新型可吸收PLLA缝线的微观形貌、血液相容性、细胞毒性进行了性能表征，并测试了其力学性能。结果表明，纳米纤维在一定的圆盘转速下表现出较好的定向性，力学性能良好。MTT实验结果表明缝线材料无细胞毒性，且显示出较高的增殖率，说明新型可吸收PLLA纳米纤维缝线具有良好的生物相容性和安全性。缝线在溶血试验中溶血率<5%，符合医用材料的溶血要求。
2聚丙烯腈
丙烯腈又称PAN，是重要的合成纤维原料，PAN含量为89%共聚物称为腈纶，用于医学应用中的人工血管、超滤装置、和透析型人工肾中中空纤维的制造。用以超滤清除中大分子的物质，但是有无其是憎水性的，所以在应用中应与亲水性单体共聚来改性，这个是医用材料研究表面改改性的部分。PAN纤维经高温碳化可以制成碳纤维，用于增强复合材料以制作假肢、假牙、人工肌腱、韧带、牙槽骨、下颌骨以及软骨等。此外，丙烯腈还可以和其他的聚合物形成共聚物应用于医学的其他方面，例如脑动脉瘤加固保护剂等。PAN基的碳纤维还具有良好的吸附特性，可以用于制作吸附性人工肾，人工肝等。
3聚四氟乙烯
聚四氟乙烯主要应用于隆鼻术，他是一种惰性膨体聚合物，其内部由许多结节组成，结与结之间细小的纤维多方向立体交织在一起，形成超微多空的结构。他的主要性能如下：非极性、线性结晶聚合物，一般结晶度在55%到75%之间，有时高达94%；分子量一般为40万到100万之间，化学稳定性良好，耐强酸强碱强氧化剂等，甚至于耐受王水的腐蚀，对很多物质均无黏附作用。所以这种材料可以耐受反复的高温消毒灭菌，流变性好，易于加工成型。其具体优点如下：1、性能稳定，无毒，耐高低温，耐腐蚀；2、有海绵状、膜状、块状、片状等不同形状，而且容易塑形，可随意雕成各种形状；3、材料光滑，黏性系数摩擦系数极小，有弹性和一定的柔韧性，不易撕断；4、内部的超微多孔结构可以允许周围的组织血管和肉芽组织长入，从根本上避免了术后远期发生假体活动等不良效果；5、材料具有坚实柔软且允许组织长入的特点，隧道填充效果完美且与周围组织紧密镶嵌，作为隆鼻材料可以使鼻子外观更趋于自然，形状手感自然逼真。聚四氟乙烯在心血管系统也有很多引用，比如血管的修复，人工瓣膜的低缓，阻塞球和缝合环包布，人工肺气体交换膜，燃供肾和人工肝的解毒罐，心血管导管引导钢丝的表面涂层等。是在人体内如果磨损产生颗粒，对其生物相容性就会产生不利的影响。
4总结
以上我介绍了三种高分子聚合物的特性及应用，当然有的材料优点很多但在实际引用中还应考虑制造工艺以及成本问题，例如膨体聚四氟乙烯，如果在工艺上能改进，降低成本，相信可以得到广泛引用。
参考文献
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[3]余耀庭，王深琪.生物聚合物材料[J].生物医用材料篇.2009，12，8：12-19.
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高分子材料的主要性能特点范文2
【关键词】风机叶片涂料类型评价标准评价方法
随着一次能源的日益枯竭，可再生能源的发展势在必行，其中风能是可再生能源中发展最快的清洁能源，风能有着资源丰富，发电技术成熟，建造周期短，发电效率高等多重优点，但也不免存在一些瑕疵，其中影响风机寿命最严重的因素就是风机叶片的腐蚀和磨损等，对于这方面国内外已化学合成多种耐磨，耐腐蚀，耐高温的高分子化合物，那么判断究竟那种涂层材料性能更好就需要制定一套完善科学的风机叶片涂料性能评价标准和评价体系。这样使用者便可根据风机叶片的具体使用环境对照标准体系找出最适宜的风机叶片涂层材料，以延长风机叶片寿命，达到可再生能源发电的同时又节能环保。
一、常见风机叶片涂料类型
风机叶片涂料种类很多，目前国内国外使用最多的防护层涂料是聚氨酯。随着风力发电机机组容量越来越大，对风机叶片涂料的综合性能有了更高要求，近年来相继出现了氟聚合物涂层材料、聚丙烯酸酯等相关材料。
聚氨酯材料因其有良好的耐油耐磨性、耐腐蚀性和较强的附着力，已被广泛应用于风力发电机组叶片上。在国内，对于聚氨酯，西北永新化工股份有限公司、中海油常州涂料化工研究院等风机叶片涂料厂先后研制出了有机氟硅弹性聚氨酯脲树脂、耐候性耐磨性强的聚氨酯固化剂、水性聚氨酯。在国外，德国的Evonik Degussa公司集合多种原料采用多种工艺合成了附着性很高的聚氨酯涂料。
氟聚合物材料是一中疏水涂料。由于风机叶片在温度低于零摄氏度的环境下运行时，面临叶片表面结冰粘附问题，为了保证风机能够在这样恶劣的环境下正常工作并且具有稳定的输出功率，Dalili针对性的研制了的具有疏水性能的氟聚合物涂料。由于氟聚合物内部特殊的结构，使其不仅具有优良的稳定性、耐候性、耐高温性、耐辐射性，而且还具有表面能低、疏水特性。
二、风机叶片涂料主要评价标准
为保证风机叶片长期稳定的运行，需要在风机叶片上涂一层耐磨、耐腐蚀、耐高温的保护层，然而涂层材料性能的好坏如何评价取决于风机叶片的使用环境。
首先，风机叶片涂料需要能够适应高温环境，以保证不因暴晒而变质，这就需要风机叶片涂料具有很强的耐高温性；其次，在风沙雨雪较大的天气下，叶片在高速转动中会受到剧烈冲刷，这就对风机叶片的耐磨性要求很高；再次，阴雨天雨水长期滞留在风机叶片表面上会引起慢性腐蚀，这就需要风机叶片涂料具有很强的耐腐蚀性。具体的评价指标例如：涂料附着力大于5MPa，转500转的质量损失少于20mg/500g等。当然，叶片涂料不仅可以提高风机叶片的耐高温性、耐磨性和耐腐蚀性，还可以防止风机叶片因磨损、腐蚀而使叶片表面粗糙，致使大量泥沙停留在其表面，降低风力发电机组的发电量。
三、主要性能评价
1、耐溶剂性评价。由于分机叶片常年暴漏在室外，并且运输、安装、运行和维护中会与雨水、空气、机械燃油、液压油等接触，这就要求风机叶片要具有良好的耐溶剂性，具体方法即将多种叶片涂层材料加工过的金属片放入燃油、液压油、水中浸泡一定长时间对比观察几种材料加工过的金属片的变色差别。
2、耐候、耐温疲劳性评价。目前，我国主要风电厂建造在东北西北内陆地区，白天日照时间长，昼夜温差大，四季气候现象明显，而风机叶片要能在温差变化大、温差变化频繁、季节交替现象明显的环境下正常工作，故需要其叶片涂料有良好的耐候性和耐温差疲劳性。具体做法大多是使风机叶片模型在冷热交替的环境下变化多次，而叶片涂层材料不脱落，并且经过冷热循环交替后，叶片涂层变色轻微、不失光泽为好。近些年，风力发电向沿海有扩展，故叶片涂料的耐盐碱性也逐渐成为不可忽略的考虑因素。
3、耐磨性评价。由于我国风场的风力资源含泥沙大，尤其是在西北地区，气候干燥，这会对风机叶片造成磨损。具体方法有旋转橡胶砂轮法和落沙法等，可根据试验后叶片涂层损失的涂层材料量或者涂层厚度来衡量其耐磨性。
参考文献
高分子材料的主要性能特点范文3
关键词： 冻害防排水电加热保温材料
中图分类号：U45文献标识码： A
目前，在我国东北、西北及西南高海拔地区修建的隧道，运营中的隧道的冻害成为较为突出的一种病害形式，据统计，仅在我国东北和西北地区就有33座铁路隧道运营中遭受不同程度的冻害，给运营部门带来很大的困扰。鉴于寒区隧道遭受冻害的严峻形势，本文就以集包第二双线隧道防冻设计资料为依据，结合相关隧道科研成果，对隧道防冻技术进行分析研究。
一、工程概况
集包铁路第二双线位于华北地区内蒙古西部，属于京包通道西段是我国铁路“八纵八横”铁路网主骨架之一的京兰通道的重要组成部分。该线东起乌兰察布市，西至包头市，途经呼和浩特市，是我国与蒙古国、俄罗斯开展经贸合作的主要运输通道，也是蒙西地区煤炭外运和大秦铁路相连的重要通道。全长308公里，工程于2009年4月1日开工，2012年11月30日正式开通运营。隧道共计15座，全长33.6km，包含已建成的最长隧道八苏木隧道（8184m）。
据卓资县气象站气象资料显示，隧道所处地段年平均气温2.9℃，最冷月平均气温-15.6℃，极端最低气温-35.6℃，土壤最大冻结深度246cm。卓资地区冬季长而寒冷，冰冻期从头年的11月份一直到次年的3月份，属严寒地区。
图一 卓资地区2012年2月份气温曲线表
二、隧道的防排水及防冻设计原则
隧道衬砌背后结合施工缝位置设环向盲沟，墙脚设纵向盲沟，隧道均设置双侧水沟及中心水沟，两端洞口各1000m范围内设置双层盖板保温水沟，在两层盖板间加聚氨酯保温材料，侧沟水流经隧底φ100mm波纹管（间距9m一道）汇集于中心水沟。保温水沟通过洞口保温暗管与洞外检查井连通，并通过洞外保温出水口排出，出水口选在向阳、背风或跌水处。
图二 隧道排水系统平面布置图
三、保温材料的选择
对保温材料的选择主要通过对性能、造价、施工等方面综合对比，聚氨酯保温材料作为一种性能优异的高分子材料，近年来广泛应用于铁路隧道内。根据其发泡特点，分为硬泡和软泡，技术参数对比见表一。
表一保温材料主要性能数据表
聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，广泛用于各种场所的保温材料。隧道侧沟及检查井等部位的保温材料，宜选用硬泡聚氨酯泡沫塑料。材料密度控制在30kg/m3。
四、隧道内侧沟防冻
隧道内侧沟冻结是病害解决的难点之一，洞内空间狭小，施工难度较大，除了保温材料的选择及保温材料厚度的确定之外，还需要引进新工艺新技术解决侧沟防冻的难题，集包第二双线隧道参照国外洞内防冻技术原理，结合本线特点，在隧道侧沟防冻上采用了铺设电加热电缆的方案来解决侧沟冻害问题，取得了很好的防冻效果。彻底解决了冬季侧沟冻结进而侵害道床的现象。
图三 电伴热方案平面布置图
考虑到设备的可靠性，每50m设置一处独立回路，要求单独供电，电源为交流220V。
表二材料规格
五、洞外出水口的防冻
确保隧道出水口不冻结，出水口流水顺畅也是设计的关键点之一。八苏木隧道出口端就曾经发生过在保温出水口外冻结成冰锥状进而堵塞水流通道，引起隧道洞内侧沟水外溢而大范围冻害道床的案例。
保温出水口的防冻主要从结构、高差和坡度三个方面入手，根据集包铁路隧道建成后现场分析得出结论，在缓坡高差较小的地形上，隧道出水口不宜设置成大口径，以免冷风侵袭，引起管道冻害，而应改为小口径多管道出水方式，出水口处应有一定的高差、坡度，加快水流速度，在两端洞口侧沟至检查井之间2.3m范围内采用大坡度如下图所示，保证在水流进入检查井处水沟底高于检查井底面30cm即可，上面覆盖保温材料，检查井应及时清淤，避免堵塞入水口及出水口。
高分子材料的主要性能特点范文4
[论文摘要]文章根据我国主要保温材料的应用，分析其各自特点，结合国外保温材料的发展现状，分析今后我国保温材料的发展。
一、概述
据有关部门估计，我国每年城乡新建房屋建筑面积近20亿平方米，其中80％以上为高能耗建筑；既有建筑近400亿平方米，95％以上是高能耗建筑。目前我国单位建筑面积能耗是发达国家的2－3倍以上。据建设部预测，未来10年我国建筑业发展速度仍会高于国民经济的发展速度，其中住宅建设也将处于增长型发展时期。预计“十一五”期间，全社会房屋竣工面积将达到90亿平方米，其中新建住宅将达到60亿平方米以上。按照《建筑节能标准》要求，如此巨大的建筑工程量，将带动建筑保温材料市场的蓬勃发展。
目前，我国用于建筑外保温的节能材料种类较多，主要有：岩物棉板、聚苯乙烯泡沫塑料板、发泡水泥、新型膨胀珍珠岩保温系统、聚苯颗粒保温料浆等。由于我国各地经济发展、资源分布不平衡，导致以上保温材料在我国不同地区有不同程度的应用。我国的保温材料市场还普遍存在技术水平低、低档产品多的现状。但可以看到，我国正大力发展保温技术，研发生产质量稳定可靠的产品，组建专业工程队伍进行专业化施工，保温材料及技术正逐渐向高效率、高性能、高环保的方向发展。以下先介绍现今我国正不同程度应用的各类保温材料。
二、我国保温材料简介
(一)矿物棉
岩(矿)棉和玻璃棉有时统称为矿物棉，它们都属于无机材料。岩棉是一种来自天然矿物、无毒无害的绿色产品。其防火性能好、耐久性好，能够做到与结构寿命同步，价格较低，在满足保温隔热性能的同时还能够具有一定的隔声效果。但岩棉的质量优劣相差很大，保温性能好的密度低，其抗拉强度也低，耐久性比较差。玻璃棉与岩棉在性能上有很多相似之处，其手感好于岩棉，可改善工人的劳动条件，但价格较岩棉为高。
(二)聚苯乙烯泡沫塑料板
聚苯乙烯泡沫塑料板是以聚苯乙烯树脂为主要原料，经发泡剂发泡而制成的内部具有无数封闭微孔的材料。其表观密度小、导热系数小、吸水率低、隔音性能好、机械强度高而且尺寸精度高、结构均匀，主要应用有聚苯板、钢丝网架夹芯复合内外墙板、金属复合夹芯板。虽然聚苯板作为保温材料在使用中具有良好的保温效果，但由于板材的特点使得聚苯板在施工中与主体连接时是以点固定为主、面固定为辅，板材之间要进行必要拼接、黏结，不适应外形较复杂建筑物的保温，施工工艺较复杂、综合成本高。同时，由于聚苯板的憎水性与常规的亲水性材料不适应，导致其面层以外的后续施工质量不易保证，容易出现面层砂浆开裂、脱落、空鼓等质量问题，对建筑物的外装饰如面砖、涂料的施工构成了很大的制约。
(三)发泡水泥
使用发泡水泥制作保温层，用于屋面保温和外墙保温，与聚苯乙烯板等其他隔热材料相比，导热系数较高，但是发泡水泥与结构层的附着性能较强，施工较方便、环保性较好。采用发泡水泥作为屋面保温隔热材料，使得隔热层与楼板基面之间结合附着性能大大提高。过去大多数地暖施工中采用苯板做隔热层，不能与原基面很好地结合，更没有有效的附着力，造成脱层、空鼓、龟裂等。采用发泡水泥体作为保温隔热层，使发泡水泥隔热层与原楼板细小凸凹不平的基面填平，并可抓实、抓牢形成强有力的附着性能。施工后使原有面层基本达到水平程度，给下道工序带来方便，并可保证面层薄厚均匀的整体效果。
(四)新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统
膨胀珍珠岩是一种传统的建筑保温材料，应用非常广泛。上个世纪，由于膨胀珍珠岩吸水率较高，在墙体温度变化时，珍珠岩因吸水膨胀产生鼓泡开裂现象，降低了材料的保温性能。另外，由于珍珠岩保温材料多出于珍珠岩与水泥结合体，就出现了难以解决的强度与导热系数的矛盾，这给其作为建筑保温材料带来了致命的缺陷。国家建设部一度下文限制使用膨胀珍珠岩作为内保温浆料。科研人员经过几年的科研攻关，先后成功研制了闭孔珍珠岩和玻化微珠。
闭孔珍珠岩加工工艺是采用电炉加热的方式，‘通过对珍珠岩矿砂的梯度加热和滞空时间的精确控制，使产品表面溶融，气孔封闭，内部保持蜂窝状结构不变。闭孔珍珠岩克服了传统膨胀珍珠岩吸水率大、强度低、流动性差的特点，延伸了膨胀珍珠岩的应用领域。
玻化微珠，是一种无机玻璃质矿物材料，经过特殊生产工艺技术加工而成，呈不规则球状体颗粒，内部多孔空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温、抗老化、吸水率小等优异特性，可替代粉煤灰漂珠、玻璃微珠、膨胀珍珠岩、聚苯颗粒等诸多传统轻质骨料在不同制品中的应用，是一种环保型高性能新型无机轻质绝热材料。从以下产品主要性能对照，就可以根据不同理化性能分别加以应用。
闭孔珍珠岩和玻化微珠不但具有珍珠岩具有的重量轻、稳定抗老化、防火、绿色环保等特点，又克服了一般珍珠岩导热系数高的弊端，是理想的外墙保温系统的轻质骨料。
经过多年来对膨胀珍珠岩内外墙保温砂浆的分析研究，我国研制开发了新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统。新型膨胀珍珠岩外墙外保温系统是由与基础墙体相黏接的保温界面层、珍珠岩骨料层、表面抗裂层组成的复合保温系统。黏接保温界面层浆料采用无机材料和有机添加剂合成，用喷枪在基础墙体上喷涂1cm厚，与基础墙体形成一体。同时黏接保温界面层具有一定的弹性，以保持与基础墙体的稳定性。中间珍珠岩骨料层由闭孔珍珠岩或玻化微珠与无机材料和有机添加剂合成，由人工披涂在中间层。最后，可用喷枪喷涂外层抗裂层。这种保温体系具有抗风强、抗裂性好、保温性好、防火性好、耐老化等优点。
(五)聚苯颗粒保温料浆
聚苯颗粒保温料浆是由聚苯颗粒和保温胶粉料分别按配比包装组成。胶粉料采用预混干拌技术在工厂将水泥与高分子材料、引气剂等各种添加剂混均后包装，使用时按配比加水在搅拌机中搅拌成浆体后再加入聚苯颗粒，充分搅拌后形成塑性良好的膏状体，将其抹于墙体干燥后便形成保温性能优良的隔热层。此种材料施工方便，保温性能良好。其中聚苯颗粒可以采用工业品，也可以采用废旧聚苯保温板经机械破碎后的颗粒，这对于防止白色污染、保护环境十分有益。但此种保温材料吸水率较其他材料高，使用时必须加做抗裂防水层。抗裂防水保护层材料由抗裂水泥砂浆复合玻纤网组成，可长期有效控制防护层裂缝的产生。聚苯颗粒保温料浆可以克服板材类的不足，因此它构成了建筑保温隔热材料的重要组成部分。
三、我国保温材料的发展
以上保温材料在我国建筑保温施工中都有不同程度的应用，因为我国幅员辽阔，保温原材料分别不均，生产力发展不平衡，在选择保温材料时，各地都有不同的考虑。但就其综合性能来讲，聚苯乙烯泡沫塑料板的应用较广，它保温效果好、成本低，但施工性能差、强度低、与基体结合不牢的缺点突出，该材料仍有待提高。作为新型复合保温材料的代表，聚苯颗粒保温料浆正得到不断的推广和应用，它结合了水泥的施工优点和高分子材料的保温优点，再配以引气剂、憎水剂等外加剂，综合性能尤为突出，应用前景非常广阔。目前，发达国家在浆体保温材料研制开发方面，以轻质多功能复合浆体保温材料为主。此类浆体保温材料的各项性能较传统浆体保温材料明显提高，如具有较低的导热系数和良好的使用安全性及耐久性等。同时，这类复合浆体保温材料又具有优异的功能性，如无氟里昂阻燃型聚氨酯泡沫复合浆体保温材料、超轻质全憎水硅酸钙浆体保温材料等，可以满足不同使用条件的要求。此外，国外非常重视保温材料工业的环保问题，积极发展“绿色”保温材料制品，从原材料准备(开采或运输)、产品生产及使用，日后的处理问题，都要求最大限度地节约资源和减少对环境的危害。
高分子材料的主要性能特点范文5
关键词:高速公路;隧道渗漏水;防排水;公路养护
中图分类号:U416文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)24-0173-03
水是影响道路隧道正常运营的极为重要的因素之一。隧道渗漏水带来的危害是很严重的,不仅损坏顶棚、内装、通风、照明、安全等各种附属设施,而且路面积水引起眩光、车辆打滑等,影响车辆正常安全行驶,在严寒地区还会产生侵界挂冰、路面结冰,另外结冰冻胀还会破坏二次衬砌混凝土。公路隧道在使用当中渗水如何处理一直是一个难题,经常是今年处理明年又开始渗漏。
一、隧道渗水的原因
造成隧道渗水的原因很多,但从实际情况看主要有:(1)防排水材料质量差或选用不当;(2)施工中防排水的细部处理不好;(3)隧道围岩不稳定,衬砌开裂破坏防水层。
二、隧道通常产生渗水的部位
隧道通常产生渗水的部位有:(1)侧墙与基础的接茬处;(2)沉降缝;(3)施工缝;(4)变形缝;(5)不均匀沉降处。
三、隧道防排水的措施
隧道的防排水措施是永久性的,通过“截、堵、排”综合治理来实现的。
截:切断涌向隧道的水流;
堵:设置防水层,使水不能渗人隧道;
排:设置环、横、纵向排水管,使水汇集到中心排到水沟,再排出隧道。
隧道养护由于是在通车的公路上进行施工,交通量大,安全和堵车问题十分严峻,处理渗水十分困难,所以要保证一次处理就可以保证多年不出现严重渗漏,处理方法十分关键。通过多种方法进行对比,选择了能够适应温度变形的聚合物进行防水处理,通过完工后观察防水效果明显。就如何应用聚合物处理渗水,结合赣定高速公路数座隧道的处理经验进行探讨。
隧道渗水处理问题一直是隧道工程养护的一个难题,“以排为主,防排结合,因地制宜,综合治理”。引水是把裂缝渗漏水及施工缝渗漏水引入到道路两边的排水沟中,引水系统设置在混凝土内部,选择包括刚性防水材料和柔性防水材料的组合进行封缝;堵水是指在不宜引水的混凝土裂缝或空洞处理中尽可能地选择合适的防水材料和工艺封闭混凝土内部的渗水通道和空隙,从而达到综合治理,取得良好的治理效果。
引水:根据隧道的渗水情况,设计一个引水系统,每一条环行裂缝及渗漏拱圈施工缝作为主引水通道,将其余的渗漏裂缝和渗漏点引入至主引水通道;在每一条环行裂缝两端把水引入两边排水沟,以形成引水网络系统。在引水缝的外面采用合适封缝防水材料进行封闭。
堵水:对于一些孤立的和不宜引水的渗漏水点、渗漏裂缝,需要加固补强的地方,采取直接封堵的方法。
四、隧道衬砌渗漏水处理材料的选取
有了一个好的设计方案和施工工艺之后,为确保本工程的质量,特别在渗漏水处理上必须要用最合适的防水材料,根据隧道具体情况,主要材料及技术指标如下:
(一)凯利特堵漏宝
凯利特堵漏宝具有快凝、快硬、快速止水堵漏,抗渗防裂、永久防水等特点,与新老混凝土、砖、石、铁皮基层粘结牢固,可带水作业,防火、无毒。可广泛用于房屋、地下、水下、人防、隧道等工程的堵漏止水、抢修。
(二)LW/HW水溶性聚氨酯化学注浆液
水溶性聚氨酯化学注浆液有两种型号,具有良好的亲水性,遇水可分散、乳化而凝固,适用于潮湿或带水部位的防渗堵漏处理。LW水溶性聚氨酯的固结体是一种弹性体,伸长率达300%;而且遇水会膨胀,其体膨胀率达250%,具有弹性止水和以水止水的双重功能。尤其适用于变形缝的处理。HW水溶性聚氨酯的可灌性好、强度高;HW和LW可以以任何比例混合配制成不同强度的弹性的灌浆材料,以满足各种工程的需要。几种常用化灌材料的性能见表1:
(三)SN-915防水护面剂
SN-915防水护面剂引用国外先进配方,采用进口高分子材料精制而成的一种干粉状聚合物防水护面剂。是新旧砼防水护面和界面处理的新型材料。粘结强度高,能与新旧砼牢固粘结,且表面能轻易抹光。抗老化,具有无机材料耐老化的特性,且无毒,无气味。抗渗、抗裂、耐磨、不含铁、无氯、具有收缩补偿功能。施工质量稳定。主要性能指针见表2:
此材料的主要优点是和老的基面接触良好,解决了新旧层分离问题。也解决了渗漏水的问题。
(四)沙
用于封堵、堵漏的沙要求干净,
(五)BW-96型遇水膨胀止水条
由高分子吸水膨胀材料和橡胶混练而成,是一种新型建筑止防水材料,遇水后能吸水膨胀,挤密新老混凝土之间的缝隙,形成不透水的可塑性胶体,为解决混凝土施工缝的渗漏问题,填补了止防水材料的一项空白,此材料的使用决定着隧道渗水处理成败的关键。
产品特点:(1)可靠的防水性 遇水膨胀倍率高、封堵、阻隔渗漏水源,实现主动止水、完全止水;(2)施工的安全性 平衡自愈功能好,移动补充性强,可自行封堵因沉降而出现的新的微小裂缝;(3)施工的便利性 可塑性好、重量轻、粘接定位方便,在狭窄空间中易操作;(4)适用的广泛性pH值在3～12在之间的水质中膨胀良好,pH=14时水泥浆中基本不膨胀;(5)优良的耐久性 在约束条件下使用无老化的外部条件,无毒、无腐蚀,具有永久的止水效果,是环保工程的最佳选择。
适用范围及条件:BW-96遇水膨胀止水条适用于混凝土施工缝、后浇缝的界面上,二次浇筑混凝土,能遇水膨胀彻底阻塞缝隙渗水,替代传统钢板止水带和橡胶止水带。广泛应用于贮水池、沉淀池、地下室、地下车库、地铁、隧道、涵洞防洪堤等各种地下建筑工程和水利工程。该止水条必须在大致封闭的约束条件下才能发挥堵水抗渗的作用。
使用方法;(1)现浇混凝土施工缝:将已施工的混凝土基面凿毛,将止水条剥离纸去掉,放入沿施工缝纵向宽度的中部,并给予压力使之紧密结合,每隔50cm用粘结剂粘搭接口处上下重叠并压紧,用水泥钉钉住;(2)混凝土裂缝:将裂缝凿成宽度各4cm的槽,将止水条嵌入缝内,压紧在槽底占槽深1/3处,将槽其余部分用水泥砂浆抹平,再用聚合物水泥涂抹两遍。
注意事项:(1)粘贴界面应保持干燥。止水条应用于缝隙内部不得外露;(2)止水条与施工缝界面粘贴要紧密,沿施工缝伸展方向不得留断,不能被浮渣尘土等覆盖;(3)止水条要充分被混凝土包裹,包裹厚度>5cm;(4)止水条固定后至浇筑下道混凝土前,应避免被雨水或施工用水浸泡;(5)止水条存放及运输时,应避免潮湿和挤压,叠放不宜超过四层;(6)混凝土振捣时,应避免振捣棒触及止水条。
五、主要施工程序及施工方法
(一)隧道衬砌线形渗漏水处理
1.渗漏水处理引水的施工工艺。(1)查找漏水点(裂隙):对整个隧道衬砌进行漏水点(裂隙)查找,为下一个工序作好准备;(2)凿槽:沿渗漏水裂缝或施工缝骑缝凿“U”型槽,槽的宽度和深度取决于渗漏水的流量,一般宽约10～15cm、深约8～10cm,所凿的槽要延伸至排水沟上边沿以下30cm,以保证水能顺畅排走;(3)做引水空腔:根据具体情况埋设引水材料做引水空腔,每一条环行裂缝形成主引水通道,将其余的渗漏裂缝和渗漏点引入至主引水通道;在每一条环行裂缝两端把水引入两边排水沟,以形成引水网络系统;(4)封缝:在严格清洗槽内混凝土表面的基础上,再用半管PVC管覆盖住槽中施工缝,然后用凯利特堵漏宝封住两边,固定PVC管,做到PVC管两侧不留空隙;(5)嵌涂柔性防水材料:在封缝之后嵌上BW遇水膨胀嵌缝胶,以适应缝的变形及热胀冷缩,达到永久防水的目的;(6)在遇水膨胀嵌缝胶外面,用凯利特堵漏宝进行封闭;(7)表面加固:用抗裂砂浆将槽压实抹平,加强表面防渗能力;(8)养护:按照所用材料性能的要求养护,确保表面防渗能力。
2.直接封堵的施工工艺:(1)查找漏水点(裂隙):对整个隧道衬砌进行漏水点(裂隙)查找,为下一道工序作好准备;(2)凿槽:沿渗漏点或施工缝骑缝凿”V”槽,一般8cm宽、8cm深;(3)封堵:在严格清洗槽内混凝土表面基础上,然后用凯利特堵漏宝封堵,厚度约为5cm;(4)表面加固:用水泥沙浆将槽压实抹平,加强表面防渗能力;(5)养护:按照所用材料性能的要求养护,确保不发生裂缝。
3.化学灌浆堵水施工工艺。对一些孤立的渗漏水点、不便引水的渗漏裂缝或需要补强加固的裂缝,采用化学灌浆的施工方法。具体施工工艺如下:(1)根据隧道裂缝凿6cm宽、4cm深的槽,清理表面污物;(2)做灌浆空腔和埋设注浆管,外面用速性材料进行封缝,注浆管埋设的间距根据裂缝粗细和深浅而定,在埋设注浆管头上做一些技术处理,防止灌浆时产生漏浆现象;(3)检查止封效果,对漏气处重新封闭;(4)化学注浆液的配制:根据当地、当时的气温、湿度等条件,合理配制灌浆液;(5)灌浆:灌浆顺序一般由下而上,由深而浅。当相邻注浆针头出现浆液后,暂停压浆;将灌浆管移至相邻注浆针头继续灌浆。直至达到灌浆结束标准;(6)待浆液凝固后凿去注浆管,表面用水泥沙浆或抗渗宝将其压实抹平。
(二)隧道衬砌面型渗漏水处理
无明显渗水点,表现为大面积浸润或水珠悬挂,采取表面涂抹SN-915防水护面剂的方法,具体做法为:
1.表面处理:把面渗区域及其20cm处用凿子凿除2～3cm,该深度不包括衬砌外沙浆抹面厚度,凿除的表面不要求平整光滑,以增加堵漏材料和旧混凝土的黏结力。
2.涂抹,清洗衬砌表面,去除浮面杂质,然后用SN-915防水护面剂均匀涂抹两到三遍。
3.刷水泥沙浆:外面用水泥沙浆抹平。
高分子材料的主要性能特点范文6
关键词：材料表界面；多元化教学；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0073-03
一、引言
材料产业是国民经济中的支柱产业之一，而任何材料都有与外界接触的表面或者与其他材料区分的界面，材料表界面的结构和性能直接影响材料的整体性能，材料的腐蚀、老化、硬化、破坏、印刷、涂膜、粘结、复合等无不与材料的表界面密切有关。因此了解材料表面及界面的有关基础知识，并在此基础上掌握材料表面与界面问题的控制规律和改善措施，对材料行业的从业者以及技术研究人员具有重要意义。鉴于此，我院材料化学本科专业将“材料表界面”设置为专业必修课程，第5个学期开课。本课程主要包括表面化学、表面活性剂、以及四大类材料（高分子材料、金属材料、无机非金属材料和复合材料）表界面和表面测试技术等四大部分内容[1]。当前，深化高等教育教学改革，提高教学质量始终是高等院校的核心任务之一。在本课程授课过程中，笔者发现由于本课程与表界面工程实际问题紧密联系，单一的课堂理论授课方式收效不明显，难以激发学生学习兴趣，因此尝试将将录像教学、多媒体教学、自学、科研文献辅助教学等方法引入常规课堂教学，并与开放式讨论、以及实践性教学等方法相结合，将多元化教学应用到本课程的教学中，对该课程进行了一系列教学改革。
二、常规课堂教学中的新尝试
（一）从日常生活中的表界面现象入手，激发学生的学习兴趣
兴趣是点燃智慧的火花，是探索知识的动力。在教学中只有激发学生学习的兴趣，才能充分调动其学习的主观能动性。因此，教师应注意教学的趣味性，以及教学内容和日常生活的联系，能使学生在愉悦的气氛中学习，唤起学生强烈的求知欲望。如笔者在讲到材料表面浸润性的内容时，对学生提出一连串的问题：“荷叶为什么能出淤泥与不染”，“耐油污材料的设计关键在哪里”，“决定液体在固体表面浸润性的最本质因素是什么”等？学生们听了这一连串的问题后感到学习相关知识可以解决很多实际问题，大大激发了他们的学习积极性。在介绍表面活性剂的相关知识时，先举一系列与日常生活贴近的例子，如活性剂在日常清洁用品、在油田采油、在农业生产如农药中的应用实例，引导学生从身边司空见惯的事物中进行思考，启发学生将材料表界面知识应用于生活实践，从而激发学生的学习兴趣。
（二）引用科研论文资料，丰富教学内容，帮助学生理解
现有教材的编写一般偏重于强调知识系统的逻辑性，偏重理论教学和反映学科体系的基本原理，由于篇幅原因在培养学生应用能力、创新意识和探索精神方面的内容较少。而高等教育教学改革强调培养创新人才。因此在课堂教学中，根据所授课内容，适当引入一些科学研究文献进行介绍和剖析，帮助学生培养研究型和探索型思维是创新教育理念的体现。科学研究文献辅助教学在拓宽学生思维的同时也加深了学生对相关基础理论知识的理解，达到了更深层次的教学效果。比如在无机非金属材料表界面教学内容中，在介绍陶瓷三相结构，即玻璃相、晶相以及气相三相结构时，以“高温过滤支撑体用SiC基多孔陶瓷的制备与表征”[2]一文为例，以实际的扫描电镜微观结构图片对烧结过程中粘结剂用量多少对陶瓷晶粒大小、气孔大小以及玻璃相存在比例的影响进行了直接展示，并通过实际数据的介绍使学生充分理解陶瓷材料界面微观结构特征对多孔陶瓷气孔率、抗弯强度等主要性能具有直接的影响作用。这样学生不仅了解到陶瓷材料存在三相结构，还充分认识到三相比例及微观结构的复杂影响因素以及陶瓷材料相结构所决定的陶瓷复杂界面特征。而在介绍固—固—固三相晶界构型中讲到“从能量角度考虑，弯曲晶界不稳定，如果温度足够高，弯曲的晶界会沿着曲率运动，使界面减小，通过消耗周围的小晶粒使多边形晶粒长大。”时，为了让学生充分理解，除了在原理上从表面张力的角度进行解释，还以“烧结温度对碳化硅陶瓷力学性能的影响”[3]一文为例，以扫描电镜微观图片展示了不同烧结温度下SiC陶瓷的断面形貌，学生可以直观观察到烧结温度为2130℃时，晶粒细小，但孔隙较多，致密度不高；2190℃时，结构细密，晶粒尚未明显增大；而2220℃时，晶粒开始长大，大小晶粒并存，致密度最好；继续升高到2250℃，晶粒异常长，晶间疏松反而引起致密度下降。通过这一实例的展示，同学们不仅能够更深的体会在高温下，晶粒长大，即弯曲的晶界沿曲率运动使界面减小的过程，还了解到对于陶瓷来讲，晶粒的大小要控制到比较合适的尺度，并非越大越好。从以上实例可以看到，对于教材中的一些结论，加以实际科研素材中的实例进行实物阐述，一方面激发了学生科学研究的兴趣，另一方面可以加深学生对相关知识的理解和把握，达到学以致用的目的。
（三）适当的自学环节
人类知识的总量随着社会的发展不断增加。在知识激增、科学技术日新月异的今天，自学是人们适应不断发展变化新生活的重要途径。因此，培养学生的自学能力是大学教育的重要环节。对于教材中的少数章节，属于常识性知识的介绍，涉及的内容以及相关原理相对简单，若在课堂上花大量时间讲解，因学生觉得太通俗易懂，可能会缺乏兴趣和热情。对于这样的内容安排学生自学，一方面可以提高学生的学习主动性，同时也可以锻炼他们的自学能力。比如在第10章“复合材料的界面”第三节中关于“高性能纤维表面处理”一节中，主要介绍了碳纤维和有机纤维的表面处理方法，包括表面清洁处理、表面氧化处理、表面涂层、表面沉积无机物、电聚合处理、低温等离子处理以及表面接枝等七大类方法，每一类方法里面还有具体的分类。
（四）录像教学
视频资料以其直观、信息量大，使学生获得视角、听觉、感觉、文字等全方位的刺激并提高学生的学习兴趣为特点，能够大幅提高教学效果与教学效率[4]。在本课程54学时的教学过程中，为了调剂学生的学习状态，在部分内容中穿插使用了视频资料。比如在讲完聚合物的表面张力相关内容后，播放了一段对低表面能含氟聚合物的分子结构、特殊性能进行介绍的录像，通过生动的录像资料，使学生领会聚合物表面张力与其实际应用的紧密联系。通过观看录像，寓学于乐，给学生营造了一种宽松、自由、的学习氛围，调动了学生的学习气氛。但是在录像教学中，要遵循适度性原则，过于频繁或者录像时间太长，可能导致教学缺乏严肃性，使学生思想跑题。在本课程的学习中，总共使用了3次录像教学，每次时间在10～15分钟左右。
三、学生老师角色互换法
学生与老师之间进行角色互换是一种新颖的教学方法，它把老师对学生的教育建立在师生平等的基础上，把课堂还给学生，让每个学生都融入课堂，主动参与到教学当中，每一个学生都有表现自己的机会，他们对知识的被动接受也就变为了主动吸收，不仅大大提高了教学效果，也实现了素质教育中以点带面、全面合作型的学习方式[5]。比如本课程第8章“金属材料的表面”中第5节为“金属的表面改性”，而由于篇幅有限，在教材中主要针对“干式被覆方法”进行了介绍，虽然“湿式被覆方法”也是金属表面改性处理方法中应用得比较多的一大类方法，但在教材中只是提及，没有进行阐述。而恰好本院“材料化学”专业第6学期的“材料化学专业实验课”中有三个实验主要则针对金属表面的湿式被覆改性方法进行体验。因此考虑到对本课程内容的扩充以及对实验课内容进行先修理论学习两方面的需求，将这部分内容添加到教学设计中。
主要教学方法为老师先给出三个相关主题，分别为“铝的阳极氧化”，“钢铁的磷化处理”以及“钢铁表面电镀锌”。然后将学生分成小组，5～6人为一组，为营造竞争的气氛，每两组分派同一个主题，相同主题的小组可以选择不同侧重点，要求同学们自己搞好分工协作，通过查阅图书馆资料，电子文献资料等制作ppt。主要内容要求包括该方法的目的、原理、主要体系的特点分析，影响因素（前处理/电流密度/添加剂/后处理等）和影响规律以及整个技术的优缺点及发展前景。准备工作完成后各小组在指定的课堂时间进行讲解，讲解过程中要求每个成员都参与，每人讲解一个小部分。在该方法实施的过程中老师的主要责任在于首先从讲稿的写作和PPT制作开始把关，在学生讲解过程中进行纠错和补充；讲解完毕后教师针对学生的讲解进行总结。这种教学方式中学生参与性的提高极大地提升了学生的积极性，同时也锻炼和提高了学生的自学能力和表达能力，对学生利用各种资源获取信息和知识的能力进行了初步培训。
四、实践性教学
实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效途径，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。然而在现有教学体系中，往往是实践教学和理论教学体系完全分开。比如在本课程第11章“材料表面表征技术”的教学中，给学生介绍了显微镜和能谱技术等理论知识体系后，利用学校现有资源，组织学生参观了大型表面测试仪器，扫描探针显微镜、透射电子显微镜、XRD衍射仪等，通过相关仪器负责老师对现场仪器的组成介绍以及实际样品的测试演示，促使学生把理论知识与实际操作相结合，可以更深刻体会材料表面微观分析手段在材料研究中的重要意义，并了解主要测试方法的原理和适用性，为自己在以后的技术研究工作或者科学研究工作中正确使用这些仪器打下基础。
五、结束语
多元化教学方法在材料表界面课程中的应用，是笔者在教学实践的基础上，针对材料化学专业学生知识结构的需求进行的新尝试，通过教学实践证明，多元化教学的教学效果明显，大大提高学生学习的主观能动性，学生学习兴趣明显增加。这种多元化教学方式已取得了一定的成效，但仍需完善，尤其在对学生的实践能力和创新能力的培养方面，需要在今后的实践教学中不断探索和改进，以取得更好的效果。
参考文献：
[1]胡福增，陈国荣，杜永娟.材料表面与界面[M].上海：华东理工大学出版社，2007.
[2]李俊峰，林红，李建保，等.高温过滤支撑体用SiC基多孔陶瓷的制备与表征[J].稀有金属材料与工程，2009，（S2）：122-125.
[3]吴澜尔，江涌，乔发鹏.烧结温度对碳化硅陶瓷力学性能的影响[J].粉末冶金技术，2010，28（1）：58-60.
[4]石冬莲，石高宏.浅谈视频资料在教学中的应用——以国际金融精品课程建设为例[J].时代经贸（中下旬），2009，（3）：200-201.
