夯土古建筑作為人類歷史文明中重要的一部分,具有非常高的科學(xué)、歷史和文化價(jià)值。夯土建筑屬于生土建筑的一種,由于夯土沒(méi)有經(jīng)過(guò)焙燒,耐候性差是夯土建筑最大的弱點(diǎn)。目前的中國(guó),福建土樓是僅有的仍然可以發(fā)揮使用功能的夯土民居建筑。然而,由于福建省地處中國(guó)東南部地區(qū),氣候類型是亞熱帶季風(fēng)氣候,雨水較多,長(zhǎng)期的風(fēng)驅(qū)雨侵蝕已經(jīng)嚴(yán)重降低了土樓結(jié)構(gòu)的適用性和安全性。所以,研究與制備性能優(yōu)異的表層防水材料對(duì)土樓保護(hù)具有重要意義。自然環(huán)境中,荷葉是一個(gè)典型的擁有自清潔能力的超疏水表面。本文結(jié)合仿生學(xué)、材料學(xué)以及土木工程學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法,采用溶膠-凝膠法制備適合土樓夯土墻體的表層防水材料。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料是在納米尺度下將兩種特點(diǎn)材料有效結(jié)合的新型材料。通過(guò)將不同特點(diǎn)有機(jī)無(wú)機(jī)材料結(jié)合利用,從而制備出工程所需特點(diǎn)的復(fù)合材料,是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。本文結(jié)合當(dāng)前的研究成果,將性能優(yōu)異的雜化材料用到土樓的保護(hù)工作當(dāng)中。本文首先對(duì)福建土樓進(jìn)行實(shí)地調(diào)研考察,對(duì)土樓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、建造工藝和風(fēng)雨侵蝕現(xiàn)象做出簡(jiǎn)要的分析概括,從福建土樓當(dāng)?shù)匾褟U棄的非世遺土樓中取土塊進(jìn)行基本物理性能測(cè)試,完成夯土試樣的制備和養(yǎng)護(hù)。之后,進(jìn)行雜化材料的選取,得出合適的雜化材料。研究溶膠-凝膠法制備有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料的影響因素,確定反應(yīng)條件。然后通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)確定所選材料的配比范圍,最終得到本次實(shí)驗(yàn)所需溶膠。最后,將制備好的溶膠刷涂于試樣表面,采用ATR-FTIR、掃描電鏡分析探究涂層的疏水機(jī)理,采用表面色差分析測(cè)試施加涂層前后試塊表面的顏色變化,通過(guò)接觸角試驗(yàn)、卡斯滕管滲透吸水試驗(yàn)以及吉隆法滴水侵蝕試驗(yàn)分別測(cè)試涂層耐水性的三個(gè)方面:濕潤(rùn)性、吸水性以及耐侵蝕性,通過(guò)水蒸氣穿透試驗(yàn)測(cè)試施加涂層前后試塊表面的透氣性能,涂層的耐久性則根據(jù)人工老化試驗(yàn)進(jìn)行判定。本文主要得到以下結(jié)論:(1)采用PTES、二氧化硅納米顆粒制備的雜化材料有效提高了土樓夯土表面的耐水性。(2)涂層的耐水效果主要由PTES、二氧化硅納米顆粒含量決定,當(dāng)PTES含量超過(guò)0.008g/ml、二氧化硅納米顆粒含量超過(guò)0.01g/ml時(shí),涂層具有超疏水性,此時(shí)涂層不僅大幅度提高了夯土墻體的耐水性,同時(shí)賦予了夯土墻體一定的自清潔能力。(3)涂層的顏色變化主要受二氧化硅納米顆粒含量決定,當(dāng)二氧化硅納米顆粒含量超過(guò)0.012g/ml時(shí),顏色變化將超過(guò)人眼對(duì)顏色變化感知的閾值。(4)涂層對(duì)夯土本身的透氣性能沒(méi)有任何影響。
【學(xué)位單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU-87;TU241.5
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 生土結(jié)構(gòu)研究
        1.2.2 土遺址保護(hù)研究
        1.2.3 福建土樓保護(hù)研究
        1.2.4 表面涂層研究
    1.3 研究存在的問(wèn)題
    1.4 擬采取的解決方法
    1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線圖
第2章 土樓實(shí)地調(diào)研及土樣制備
    2.1 引言
    2.2 土樓的實(shí)地調(diào)查和分析
        2.2.1 福建土樓的特點(diǎn)及建造工藝
        2.2.2 夯土墻的風(fēng)雨侵蝕現(xiàn)象及規(guī)律
    2.3土的基本物理性能實(shí)驗(yàn)
        2.3.1 土的含水率實(shí)驗(yàn)
        2.3.2 土的顆粒分析實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 土的界限含水率實(shí)驗(yàn)
        2.3.4 土的擊實(shí)實(shí)驗(yàn)
    2.4 重塑土樣的制備
    2.5 本章小結(jié)
第3章 疏水涂層和有機(jī)?無(wú)機(jī)雜化材料的研究
    3.1 引言
    3.2 土體防護(hù)的研究現(xiàn)狀
        3.2.1 生土建筑水穩(wěn)定性探究
    3.3 有機(jī)無(wú)機(jī)?雜化材料
        3.3.1 有機(jī)?無(wú)機(jī)雜化材料的分類
        3.3.2 有機(jī)?無(wú)機(jī)雜化材料的選取
    3.4 雜化材料的配比與測(cè)試
    3.5 本章小結(jié)
第4章 有機(jī)?無(wú)機(jī)雜化涂層的制備
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)
    4.3 超聲空化作用
        4.3.1 超聲空化的概述
        4.3.2 超聲作用機(jī)制
        4.3.3 超聲空化基本理論
        4.3.4 超聲空化影響因素
        4.3.5 超聲空化對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的影響
    4.4 納米顆粒、PTES、環(huán)氧樹(shù)脂雜化涂層的制備
        4.4.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.4.2 超疏水涂層的制備
    4.5 本章小結(jié)
第5章 土樣表面覆膜效果的試驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 試驗(yàn)方案
    5.3 土樣表面覆膜
    5.4 表面色差分析
    5.5 凝膠狀態(tài)分析
    5.6 傅里葉紅外光譜分析（ATR?FTIR）
    5.7 掃描電鏡分析（SEM）
    5.8 耐水性實(shí)驗(yàn)
        5.8.1 接觸角實(shí)驗(yàn)
        5.8.2 卡斯滕管滲透吸水實(shí)驗(yàn)（Karsten）
        5.8.3 吉隆法滴水侵蝕實(shí)驗(yàn)
    5.9 水蒸氣穿透實(shí)驗(yàn)
    5.10 耐久性實(shí)驗(yàn)
    5.11 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2892558