【摘要】：混凝土在服役中容易受到各種腐蝕性介質(zhì)的侵蝕破壞,嚴(yán)重影響了混凝土的服役壽命。目前表面涂層成為混凝土防護的重要手段,其中主要有兩類涂層即有機涂層和無機涂層。有機涂層耐水性好、防護優(yōu)異但耐老化差、附著力不足、污染環(huán)境,無機涂層存在防水性能差等問題但其耐老化性能優(yōu)異、附著力強,結(jié)合兩者優(yōu)勢,開展有機無機復(fù)合涂層的研究。本文主要通過無機前驅(qū)體正硅酸乙酯TEOS和有機前驅(qū)體聚硅氧烷PDMS,在偶聯(lián)劑KH560作用下制備SiO_2-PDMS復(fù)合涂層,首先探討材料PDMS和KH560摻量對復(fù)合溶膠和凝膠組成、結(jié)構(gòu)、性能的影響,制備性能優(yōu)異的復(fù)合涂層;其次通過SiO_2改性復(fù)合涂層制備耐老化性、耐腐蝕性優(yōu)異的復(fù)合涂層;最后將其應(yīng)用于混凝土防護,探討其實際防護效果,為其實際應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容包括以下方面:(1)研究了PDMS和KH560摻量對SiO_2-PDMS復(fù)合溶膠體系、SiO_2-PDMS復(fù)合凝膠體系以及SiO_2-PDMS復(fù)合涂層在水泥凈漿表面作用效果的影響,結(jié)果表明:對于溶膠體系,PDMS和KH560的摻量相比TEOS含量不大于100%時,所制備的復(fù)合溶膠具有合適的粘度、優(yōu)異的穩(wěn)定性和合適的凝膠時間;對于凝膠體系,PDMS和KH560的摻量相比TEOS含量不小于100%時,PDMS和KH560參與反應(yīng)后形成致密的Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),復(fù)合凝膠結(jié)構(gòu)致密,具有較低的體積收縮和溶脹度;PDMS和KH560摻量對SiO_2-PDMS復(fù)合涂層在水泥凈漿表面作用效果的具有較大影響,兩者摻量相比TEOS含量為100%時,復(fù)合涂層在水泥凈漿表面具有較好的疏水性和成膜效果,涂層硬度和附著力分別達(dá)到較高的值3H和5A,水泥凈漿的吸水率最低;采用PDMS和KH560摻量相比TEOS含量為100%時制備復(fù)合涂層的耐熱性、耐腐蝕性、耐老化性均較差,有待進一步提高。(2)針對本研究制備的SiO_2-PDMS有機無機復(fù)合涂層耐熱、耐腐蝕、耐老化等性能較差,采用純SiO_2顆粒、KH550改性SiO_2顆粒、硅溶膠三種類型SiO_2對其進行改性,研究了改性SiO_2-PDMS有機無機復(fù)合涂層的組成、結(jié)構(gòu)與性能,及其涂覆在水泥凈漿表面后涂層的性能。結(jié)果表明:硅溶膠在反應(yīng)體系中分散性最好,粒徑在100nm左右,其制備的復(fù)合溶膠的凝膠時間最短;采用不同類型SiO_2改性,復(fù)合凝膠放熱峰溫度值均在420℃處,提高了復(fù)合涂層的耐熱性;采用不同類型SiO_2改性,復(fù)合涂層在水泥凈漿表面的硬度增大,附著力等級和疏水性能基本保持不變,耐紫外老化性能明顯改善,其中采用硅溶膠改性具有最優(yōu)耐紫外老化性能。對比常用的丙烯酸涂層、無機涂層、有機硅涂層,硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層在水泥凈漿表面的疏水性能最好,疏水角達(dá)到109°;鉛筆硬度值和附著力均達(dá)到了最高的等級;粘結(jié)強度最高,達(dá)到1551 kPa;在48h酸堿浸泡均無明顯脫落腐蝕情況,紫外老化前后接觸角、組成結(jié)構(gòu)和光澤度變化較小,具有優(yōu)異的耐久性;水泥凈漿7d的吸水率最低,14d僅碳化0.8mm,對水泥凈漿具有最好的防護效果。(3)研究了不同的腐蝕環(huán)境下(CO_2侵蝕、鹽霧腐蝕、海水腐蝕)硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層、丙烯酸涂層、無機涂層、有機硅涂層對混凝土的防護效果。結(jié)果表明:CO_2侵蝕環(huán)境下,硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層14d和28d碳化深度僅1.4cm和2cm,碳化后碳酸鈣的質(zhì)量百分含量為4.77%,1420cm~(-1)處波峰較窄,與具有最優(yōu)異抗CO_2侵蝕的丙烯酸涂層比較接近,硅溶膠改性SiO2-PDMS復(fù)合涂層抗CO_2侵蝕性能較好;在1000h鹽霧腐蝕條件下,硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層的試件質(zhì)量增加率最少,僅為0.24%,氯離子含量僅為0.02%,硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層抗鹽霧腐蝕性能優(yōu)異;在240d海水浸泡腐蝕條件下,硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層的試件質(zhì)量變化率為0.4%,氯離子滲透深度為0.13mm,試件表面0-0.5cm和0.5-1cm氯離子的含量為1.17mg/L和0.49mg/L,比其它三種涂層都要低,硅溶膠改性SiO_2-PDMS復(fù)合涂層抗海水腐蝕性能最好。
【圖文】：

蝕以及混凝土體積膨脹，加速混凝土腐蝕而失效[14,1小、含量高，易滲透進混凝土中破壞鋼筋的穩(wěn)定狀態(tài)，20]。其次混凝土在硫酸鹽下易侵蝕破壞，其原因是在水與內(nèi)部的水泥水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，混凝土產(chǎn)生破壞。硫，生成了鈣礬石、石膏、碳硫硅鈣石等這些產(chǎn)物[21-25]。的重要因素，其表面不斷損耗導(dǎo)致混凝土破壞[26-29]。結(jié)構(gòu)的破壞主要是由于其在惡劣的外部環(huán)境中產(chǎn)生破”是水，H2O 使混凝土更易發(fā)生腐蝕[30]，如圖 1-1 所示混凝土中發(fā)生碳化，以及 H2O 的存在是鋼筋內(nèi)部發(fā)生海水中由水帶入的各種氯離子、硫酸根離子等侵蝕介質(zhì)。所以 H2O 的存在導(dǎo)致混凝土發(fā)生一系列的腐蝕如碳化因此水是導(dǎo)致混凝土腐蝕的主要因素及必要條件，防

第一章 緒論土的涂層是指在其混凝土上涂刷涂層，在表面形成物理阻擋或者滲入混凝膜，具有良好的各方面性能，如圖 1-2 所示，從而隔絕水、二氧化碳、氯凝土中，鋼筋的服役壽命得到延長，混凝土的耐久性提高。并且混凝土可，即便混凝土腐蝕已較嚴(yán)重，采用防護涂層仍具有較好的防護作用，延長[42]。較多研究指出，防護涂層對混凝土的耐久性具有非常好的改善效果。Uomo26 個公司易損傷的鋼筋混凝土在表面刷涂防護涂層，進行 18 個月的海洋環(huán)結(jié)果表明刷涂的表面涂層的試件沒有裂紋和腐蝕情況，混凝土的壽命得到延尤其以表面防護涂層應(yīng)用范圍最廣、效果卓著，，不管是對新建還是老舊混有良好的防護效果，防護涂層已經(jīng)成為了混凝土防護必不可少的一項附加
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB306;TU528

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本文編號：2683446