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混凝土组成材料的复杂性及其结构所处环境的多样性使得混凝土开裂难以避免。当混凝土裂缝宽度超过规范规定时,将会影响混凝土结构的使用质量和使用寿命。本研究结合吸水性树脂遇水膨胀特性,采用在混凝土裂缝中浸渍吸水性树脂单体溶液,经室温引发合成吸水性树脂对混凝土裂缝进行原位修复。研究成果对完善和发展混凝土裂缝修复技术具有重要的科学意义和使用价值。传统聚丙烯酰胺吸水性树脂虽然吸水倍率高、吸水速率快,但吸水后凝胶脆性大,易碎裂,难以满足混凝土裂缝处理的特殊要求。为此,试验结合Flory吸水溶胀理论,通过调整聚丙烯酰胺吸水性树脂的交联密度或引入可聚合表面活性剂,优化凝胶网络结构,以期改善原位合成聚丙烯酰胺吸水性树脂处理混凝土裂缝的适用性。首先,试验以丙烯酰胺(AM)为单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,四甲基乙二胺(TDMA)-过硫酸铵(APS)为氧化还原引发剂,2-丙烯酰胺基-2甲基丙烷磺酸钠(AMPS-Na)、3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸钠盐(HAPS)和聚乙烯醇(PVA)三种可聚合表面活性剂为改性剂,通过溶液聚合法,合成了不同改性聚丙酰胺吸水性树脂(SAR),研究了交联剂用量、改性剂单体种类及用量对SAR聚合反应速率、吸水速率、吸水(盐)倍率及抗碎化性能的影响。试验结果表明:(1)随交联剂MBA用量的增加,SAR交联密度增大,吸水速率增大,吸水(盐)倍率和抗碎化性能降低,而聚合反应速率无明显变化;(2)随改性剂AMPS掺量的增加,AMPS改性SAR聚合反应速率降低、吸(盐)水倍率增大,而吸水速率、抗碎化性能均呈下降趋势;(3)随改性剂HAPS掺量的增加,HAPS改性SAR聚合反应速率、吸水(盐)倍率有所降低,抗碎化性能提高,而吸水速率无明显变化;(4)随改性剂PVA掺量的增加,PVA改性SAR吸水(盐)倍率、抗碎化性能均提高,而聚合反应速率无明显变化。综合改性SAR的吸水性能与抗碎化性能,得出了较佳改性SAR预聚单体溶液的质量份数组成为:AM(20份)、APS(0.08份)、TMDEA(0.08份)、MAB(0.02份)、去离子水(80份)、改性剂HAPS(3份)或PVA(4份)。其次,试验以优化的改性聚丙烯酰胺吸水性树脂原位处理不同宽度贯穿裂缝(0.2mm、0.4mm、0.6mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.8mm、2.4mm)的砂浆试样,研究了其抗渗性能。研究结果表明:(1)HAPS改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理后的砂浆裂缝抗渗能力最好,PVA改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理后的砂浆裂缝抗渗能力次之,而AMPS改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理后的砂浆裂缝抗渗能力最差;(2)同一改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理的不同宽度贯穿裂缝抗渗性能有所差异,裂缝宽度为0.4mm~1.2mm时,抗渗能力最高。(3)随着干湿循环次数的增加,改性聚丙烯酰胺吸水性树脂处理的不同宽度贯穿裂缝抗渗性能稍有降低。