堿激發(fā)材料(簡(jiǎn)稱AAMs)主要是礦物摻合料與堿性激發(fā)劑通過(guò)適當(dāng)處理工藝、化學(xué)反應(yīng)而得到的具有空間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的膠凝材料。本文主要提出采用新型的氣泡法表征AAMs固液界面的接觸角(簡(jiǎn)稱CA),并基于Young方程推導(dǎo)計(jì)算出AAMs的表面能及粘附功。同時(shí)本文通過(guò)對(duì)AAMs的設(shè)計(jì)、改性,制備出具有疏水特性的堿激發(fā)涂層材料(簡(jiǎn)稱AACMs),并對(duì)制備的AACMs的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、性能進(jìn)行評(píng)定。最后本文利用臨界表面能曲線來(lái)進(jìn)一步評(píng)價(jià)AACMs的濕潤(rùn)性能。首先,本研究考查了水固比、礦物摻合料、激發(fā)劑種類以及齡期對(duì)AAMs與去離子水間的固液界面性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:AAMs固液兩相接觸角在29°左右,屬于親水材料;不同礦物摻合料的AAMs的固液界面性能相似。不過(guò)其中赤泥基AAMs粘結(jié)力不足,強(qiáng)度不夠,粉煤灰基AAMs試驗(yàn)中掉粉,數(shù)據(jù)難以收集,礦粉基AAMs強(qiáng)度較高,不過(guò)容易泛堿,偏高嶺土基AAMs強(qiáng)度適中,不易開裂。所以礦粉(S)、偏高嶺土(MK)兩種配合比的AAMs較好;S與MK混合基的AAMs強(qiáng)度較高,不易開裂;水固比對(duì)材料表面能的影響較小;NaOH激發(fā)的AAMs脆性大,泛堿嚴(yán)重,硅酸鈉激發(fā)效果較好。所以本研究中水灰比為0.4的礦粉(S)、礦粉與偏高嶺土混合基(S與MK)兩種配合比的AAMs效果最為理想。然后,本研究通過(guò)使用改性的方式制備具有疏水防水性能的堿激發(fā)涂層材料。其中改性方式包括添加滲透型結(jié)晶材料PTB、SY和涂刷表面改性劑OSW、MSO等。試驗(yàn)結(jié)果表明:改性前后AAMs固液兩相接觸角由29°提升到100°左右,AAMs的表面由親水變成了疏水表面。其中,使用表面改性劑OSW涂刷效果最好,主要是因?yàn)橛袡C(jī)硅自身的憎水性使材料疏水效果明顯;添加滲透型結(jié)晶材料進(jìn)行改性次之,但是其添加改性的方式滿足疏水效果的同時(shí)與原材料結(jié)合更加致密,增強(qiáng)基材的密實(shí)度,提高耐久性。本研究對(duì)新研制的AACMs通過(guò)一系列的技術(shù)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)定和優(yōu)化。具體評(píng)定過(guò)程包括AACMs的安定性及外觀的判定,凝結(jié)時(shí)間以及抗折抗壓強(qiáng)度的測(cè)定;硬度測(cè)試以及粘結(jié)強(qiáng)度試驗(yàn);AAMs在氯離子濃度為1%-4%的溶液下其固液界面疏水特性以及對(duì)氯離子侵蝕深度等耐久性指標(biāo)測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明:各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。最后,本研究采用臨界表面能曲線(CS曲線)來(lái)評(píng)價(jià)改性前后AACMs的濕潤(rùn)性能,并通過(guò)CS曲線描述解釋特定材料在不同液體下的濕潤(rùn)性能。研究表明:通過(guò)給出材料與特定液體的CS差值,即?值,可以反推其CA的大小。對(duì)比后得出OSW型改性后的AACMs的接觸角最大,前后印證測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確。測(cè)試數(shù)據(jù)和理論推導(dǎo)具有很好的對(duì)比性。綜上所述,本研究設(shè)計(jì)并制備了一種適用于濱海環(huán)境的堿激發(fā)涂層材料,采用了新型的氣泡法對(duì)其固液界面性能進(jìn)行了表征與評(píng)估。本文探究了AAMs的各項(xiàng)影響因素對(duì)其疏水性能的影響,并采用多種滲透型結(jié)晶材料、有機(jī)硅等材料對(duì)其進(jìn)行改性,以期達(dá)到疏水性能。此外,本研究探討了AACMs在不同環(huán)境下的固液界面性能,為其在濱海環(huán)境下的性能表現(xiàn)提供一定的理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU767
【部分圖文】：

圖 1-1 液體在固體表面的接觸角示意圖觸角是三相界面表面能平衡的結(jié)果，因而液滴在固表面處于穩(wěn)態(tài)。液滴在“ CA 可用 Young 方程表示[71]: = cos cos = 中， 為固液表面張力、 v為固氣表面張力、 為液氣表面張力； 為平本征）接觸角。觸角 的大小可以用來(lái)判定潤(rùn)濕性能： ＝0 完全潤(rùn)濕，完全鋪展0< <90° 潤(rùn)濕，且越小潤(rùn)濕性能越好0°< <180° 不潤(rùn)濕 ＝180° 完全不潤(rùn)濕，凝聚成小球

堿激發(fā)涂層材料的設(shè)計(jì)及其固液界面性能的表征與評(píng)估料凹凸不平的真實(shí)的表面引起的真實(shí)表面積。顯而易見，表觀表面積比真實(shí)表故需要引入粗糙度系數(shù) r 來(lái)調(diào)整 Young 方程中的本征接觸角 。而 r 為實(shí)際固觀固液CA的比( ≥ 1)，且r越大表示材料越粗糙。Wenzel模型如圖1-2所示，W為：cos = cos 其中， 為表觀 CA， 為本征 CA。

堿激發(fā)涂層材料的設(shè)計(jì)及其固液界面性能的表征與評(píng)估料凹凸不平的真實(shí)的表面引起的真實(shí)表面積。顯而易見，表觀表面積比真實(shí)表故需要引入粗糙度系數(shù) r 來(lái)調(diào)整 Young 方程中的本征接觸角 。而 r 為實(shí)際固觀固液CA的比( ≥ 1)，且r越大表示材料越粗糙。Wenzel模型如圖1-2所示，W為：cos = cos 其中， 為表觀 CA， 為本征 CA。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2821017