合成高分子材料在水利工程中的應(yīng)用獲獎科研報告

合成高分子材料在水利工程中的應(yīng)用獲獎科研報告【摘

要】近幾年來，我國材料工業(yè)發(fā)展迅速，合成高分子材料已經(jīng)在生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用，材料逐漸和能源、信息、計算機、基因工程等新興技術(shù)一同作為新技術(shù)革命的標志，合成高分子材料作為一類新型的、發(fā)展迅速的化學材料，成為促進工業(yè)發(fā)展的核心之一。在此背景下，合成高分子產(chǎn)品的質(zhì)量正在逐步提高，價格也在逐漸降低，在水利工程中得到廣泛的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益。本文將對合成高分子材料在水利工程中的應(yīng)用做出相應(yīng)的介紹。

【關(guān)鍵詞】合成高分子材料;水利工程;應(yīng)用

1.前言

隨著化學工業(yè)的不斷發(fā)展，合成高分子材料的性能正在不斷提升，極大地改變了人們的生產(chǎn)生活方式，與人們的生活息息相關(guān)。許多高分子材料具有防滲、堵漏、強化、防腐等功能，在水利工程施工過程中合理地利用合成高分子材料，不僅可以全面改善傳統(tǒng)材料的性能、提高工程質(zhì)量，也往往使得工程施工難度和施工成本大大降低，從而保證了水利工程的經(jīng)濟效益和社會效益。

2.合成高分子材料的概況

合成高分子材料是一類通過化學合成的方法得到的一種化合物，通常是一種或多種單體重復連接形成的，分子量一般比較大。高分子化合物大量存在于自然界，然而通過化學方法合成的高分子材料，是近年來才開始迅速發(fā)展的。由于原材料易于獲得，成本相對較低，從而具有較大的經(jīng)濟效益，因此高分子材料的生產(chǎn)十分適應(yīng)現(xiàn)代化社會;另一方面，高分子材料性能良好，在許多方面對傳統(tǒng)材料具有重要的替代作用，因此適應(yīng)社會發(fā)展的需求[1]。在現(xiàn)代社會的生產(chǎn)生活中，幾乎所有過程都與高分子材料有著或多或少的聯(lián)系。由此可知，合成高分子材料有著十分廣闊的發(fā)展前景，應(yīng)當?shù)玫胶侠淼膽?yīng)用。而在水利工程中，種類繁多的合成高分子材料更是發(fā)揮了不可替代的作用，為我國水利工程的迅速發(fā)展創(chuàng)造了充分的條件。

3.合成高分子材料在水利工程中的應(yīng)用

合成高分子材料在水利工程中的應(yīng)用十分廣泛，很大程度上解決了工程中遇到的一些難題，提高了施工質(zhì)量和工程效益。以下將對合成高分子材料在水利工程中的應(yīng)用進行簡單的介紹：

3.1聚合物混凝土

聚合物混凝土是經(jīng)過水泥混凝土和高分子材料的相互結(jié)合形成的一種材料，主要包括聚合物水泥混凝土、樹脂混凝土和聚合物浸漬混凝土三大類。常用的聚合物一般有橡膠、乳膠、樹脂和其他的一些水溶性聚合物。通常情況下，聚合物能夠有效地改善混凝土的性能，因此，與普通混凝土相比，聚合物混凝土在水利工程的應(yīng)用過程中具有許多優(yōu)勢。首先，聚合物能夠減小混凝土中微裂縫的長度，提高混凝土的穩(wěn)定性;其次，聚合物在一定程度導航降低了水泥漿產(chǎn)生孔隙的可能性，從而相應(yīng)地提高了水泥漿本身具有的力學性能[2]。另外，在浸漬過程中，混凝土所達到的亞穩(wěn)態(tài)下的最佳力學結(jié)構(gòu)很容易被穩(wěn)定下來，使得聚合物混凝土具有更高的強度，硬化速度也變得更快，大大提高了水利工程的施工質(zhì)量。聚合物混凝土所具有的防腐、耐磨、耐沖擊、施工方便等良好性能，有效地解決了原來容易產(chǎn)生的硬化收縮等難以解決的問題，因此在水利工程的施工過程中得以充分發(fā)揮它的優(yōu)勢。

3.2土工織物

通常情況下，塑料織物主要由單絲編織而成，因為其過濾和隔離作用顯著，且具有良好的強度，十分耐用，在水利工程中得到了廣泛的應(yīng)用。一般來說尼龍、聚酯和聚丙烯是土工織物生產(chǎn)過程中最為常用的材料，其中由于聚丙烯的成本較低，加工和使用過程也較為方便，從而被廣泛應(yīng)用于塑料織物的生產(chǎn)。在種類多樣的合成高分子材料中，土工織物的使用歷史相對較長，在二十多年前就被國外的水利工程所使用。而在我國，以編織物為護底防沖材料的工作目前仍然處在試驗階段，還需要進行不斷的改進。

3.3塑料防滲材料

目前來說，在水利工程中比較常見的塑料防滲材料主要有聚氯乙烯、聚乙烯（高壓）等塑料以及丁基橡膠等合成橡膠，其中，橡膠的耐久性比較好，而聚乙烯的價格相對來說更加便宜。作為防滲材料，塑料薄膜不透水的特點在工程中發(fā)揮著獨特的優(yōu)勢，又因為塑料薄膜的變形能力比較強，價格又相對便宜，在使用過程中也比較方便，因此在水利工程中起到良好的防滲作用，又使得工程成本有所降低[3]。

3.4灌漿材料

高分子化學灌漿材料種類眾多、應(yīng)用廣泛，既具備了水泥、黏土、瀝青等傳統(tǒng)灌漿材料的優(yōu)點，又具備合成高分子材料的新型優(yōu)勢。在品種眾多的灌漿材料中，以環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類，木質(zhì)素類、甲基丙烯酸醋類、丙烯酰胺類和脈醛樹脂類等在水利工程中應(yīng)用最為廣泛，在建筑物細微裂縫的補強加固、防滲堵水和軟弱地基基礎(chǔ)處理的過程中發(fā)揮著重要作用。

3.4.1環(huán)氧樹脂類

在環(huán)氧樹脂的使用過程中，往往會使用糠醛、丙酮等化學物質(zhì)，這些物質(zhì)可以作為環(huán)氧樹脂固化之前的稀釋劑，在一定程度上使?jié){液的粘稠度大大降低。在這種情況下，漿液就能夠很容易地被灌入細小的裂縫，從而對產(chǎn)生微小縫隙的混凝土建筑物進行全面的修補，提高混凝土的穩(wěn)定性[4]。

3.4.2聚氨酯類

一般來說，聚氨酯類材料的主要原料是異氤酸酯，當異氤酸酯與含有羥基的化合物進行化學作用時，就會形成這種高分子灌漿材料。在灌漿的過程中，異氤酸基會和水發(fā)生化學反應(yīng)，從而生成聚氨酯泡沫體，具有很好的加固作用，也具有一定的防水效果。

3.4.3木質(zhì)素類

在水利工程中，木質(zhì)素磺酸鹽能夠通過一系列化學反應(yīng)，形成一種具有空間結(jié)構(gòu)的凝膠，這種凝膠可以在工程中用來防滲和加固，防水效果也比較好[5]。因為這種材料的價格比較便宜，能夠減少工程成本，在水利工程中應(yīng)用比較廣泛。

3.4.4甲基兩烯酸酯類

甲基兩烯酸酯類材料的特點較為明顯，在水利工程中往往具有它獨特的應(yīng)用。作為一類粘度較小的材料，甲基兩烯酸酯類材料能夠在零下二十度以下的低溫環(huán)境下迅速固化，因此在冬季施工過程中，甲基兩烯酸酯類材料應(yīng)用較多，對于細小裂縫的灌漿修補具有非常便捷有效的作用。

3.4.5丙烯酰胺類

在水利工程中，丙烯酰胺類灌漿材料具有非常重要的地位，常常被稱為一類“劃時代的材料”，在交聯(lián)劑的作用下能夠快速地形成化學性質(zhì)非常穩(wěn)定的交聯(lián)聚丙烯酰胺凝膠，由于這種凝膠不透水而且具有彈性，因此對于堵水和穩(wěn)固地基具有十分有效的作用[6]。

3.4.6脈醛樹脂類

脈醛樹脂類材料固化后的強度很高，但因為漿液呈酸性且粘度較大，而且具有刺激性氣味，因此限制了這種材料在水利工程中的應(yīng)用。

3.5管材與板材

目前來說，在我國的水利工程中，使用比較多的一種高分子管材是聚氯乙烯，主要用于輸水排水。這種合成高分子材料穩(wěn)定性強，能夠做成非常長的無縫管道，又比較堅實耐用，一般不會受到地質(zhì)條件的影響，因此在暗管排水工程中使用塑料管道排水的情況非常常見，效果比較顯著。對于板材而言，目前來說比較便捷的一種高分子材料是PVC排水板，成本較低，施工操作也比較簡單，且具有良好的排水效果;另外，在一些國家，曾經(jīng)嘗試利用環(huán)氧泡沫塑料板和聚多孔塑料板預防工程建筑物冬季受凍，也取得了比較好的效果。

3.6橡膠壩

橡膠壩是隨著高分子合成材料的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型水工建筑物，是一種利用水或氣體充脹而形成的一種袋式擋水壩，主要適用于低水頭、跨度大的閘壩工程，能夠方便地蓄水和調(diào)節(jié)水位。和常規(guī)閘壩相比較，橡膠壩具有造價低、施工期短的特點，降低了工程成本;另一方面，橡膠壩的壩體是柔性的軟殼結(jié)構(gòu)，受到侵蝕和水生生物的影響更小，穩(wěn)定性強于常規(guī)閘壩，能夠抵抗更大力度的沖擊。除此之外，橡膠壩的止水效果也更好，使用壽命更長，方便進行管理。近年來，我國在橡膠壩的設(shè)計和施工階段已經(jīng)有了較為深入的研究，經(jīng)過不斷的改善，在橡膠壩方面的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，具備了廣泛應(yīng)用的條件，為這一新興技術(shù)走入國外市場創(chuàng)造了良好的條件。

4.結(jié)束語

綜合以上的分析可知，合成