海工混凝土聚脲防护涂层性能研究

论文摘要

随着人们对海洋资源的开发，大量的海工混凝土结构出现，由于海水长期浸泡、侵蚀、风浪和潮汐的冲击，海工混凝土腐蚀问题严重危害结构工程的使用寿命和耐久性。混凝土保护涂层是近30年来提高我国海洋基础设施混凝土耐久性的主要措施之一，新型聚脲防护材料在海洋混凝土防护工程中的应用受到了广泛的关注。本文针对聚脲防护材料在海工混凝土防护工程中的防护效果以及材料性能进行研究，通过研究了聚脲弹性体材料的耐候性，聚脲弹性体材料的耐冲磨性能；抗渗性、涂层混凝土的抗冻性和氯离子渗透性，最后结合工程应用，归纳出了海工混凝土聚脲施工过程中的重要影响因素，得出以下主要结论：1、人工气候加速老化研究结果表明，所试的聚脲体系力学强度发展迅速，7d拉伸强度达到25.59MPa，断裂伸长率460.43%；老化3000h后，拉伸强度下降了3.20%，断裂伸长率下降了1.18%；电通量法测定涂层混凝土氯离子渗透性，无涂层混凝土导电量为1693.8C，涂层混凝土老化前为2.59C，老化3000h后，导电量为2.75C；ATR-FTIR结果表明，老化3000h，涂层表面的分子结构破坏严重，表层部分分子的软段和硬段分子链发生了断裂，但对涂层内部整体结构影响很小。试验结果提示出所试聚脲弹性体的耐候性能优异。2、含砂水流高速冲磨试验研究结果表明，聚脲弹性体的厚度损失率仅是环氧类涂层的0.14%，质量损失率仅为C50混凝土的0.18%，冲磨前后的附着力分别为3.56MPa和3.58MPa。试验结果表明，聚脲涂层的抗冲磨性远远优于环氧类涂层和C50混凝土。3、聚脲涂层的抗渗性研究结果表明，1.0mm的聚脲涂层可以承受0.3MPa的水压，1.5mm的聚脲涂层可以承受0.5MPa的水压，2.0mm的聚脲涂层可以承受0.7MPa的水压。可以看出，所试聚脲涂层本身的抗渗性优异，可有效提高混凝土结构的抗渗性。4、聚脲涂层混凝土的抗冻性研究结果表明，聚脲涂层可以有效的提高混凝土的抗冻性。无涂层混凝土冻融循环300次相对动弹模量下降到了40.31%，质量损失下降到了95.32%；1.0mm的聚脲涂层混凝土400次冻融循环开始出现下降，750次冻融循环下降到了96.02%，质量增加了0.24%；1.5mm的聚脲涂层混凝土600次冻融循环开始出现下降，750次冻融循环下降到了99.74%，质量增加了0.11%，2mm的聚脲涂层混凝土750次冻融循环相对动弹模量没有产生明显变化。5、聚脲涂层混凝土在冻融循环下的氯离子渗透性研究结果表明，1.0mm的聚脲涂层混凝土4～6mm处的氯离子含量随着冻融循环的进行由150次的0.010%上升到了750次的0.018%，1.5mm的聚脲涂层混凝土4～6mm处的氯离子含量随着冻融循环的进行由150次的0.005%上升到了750次的0.012%，2mm的聚脲涂层混凝土4～6mm处的氯离子含量随着冻融循环的进行在0.003%处上下波动，没有明显变化。1.0mm和1.5mm的氯离子含量分布均服从“一阶指数衰减函数”，且具有很好的相关性，相关系数在0.93以上。6、通过对海工混凝土聚脲涂层防护工程应用的分析，分析了施工过程中的难点和注意事项，为聚脲施工提供正确的施工理念和工艺7、上述试验结果表明，聚脲防护涂层具有优异的耐候性，可以有效地提高混凝土结构的抗冲磨性、抗渗性和抗冻性，阻止腐蚀介质进入结构内部，提高混凝土结构的使用寿命和耐久性。

论文目录

• 目录
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究目的和意义
• 1.2 海工混凝土的腐蚀机理
• 1.2.1 我国海域海水成分分析
• 1.2.2 海盐的侵蚀
• 1.2.3 气候影响
• 1.2.4 其它因素
• 1.3 混凝土涂层防护技术
• 1.3.1 混凝土涂层防护国内外的研究现状
• 1.3.2 喷涂聚脲弹性体的研究现状
• 1.4 本文研究目的及主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 第二章 实验方案
• 2.1 聚脲常规性能测试
• 2.1.1 力学性能
• 2.2 聚脲涂层的耐候性能
• 2.2.1 人工气候加速老化（荧光紫外—冷凝）
• 2.2.2 人工气候加速老化—氯离子快速测定法（电通量法）
• 2.3 聚脲涂层混凝土性能实验研究
• 2.3.1 实验原材料
• 2.3.2 混凝土基材处理
• 2.3.3 涂层混凝土抗冲磨性能
• 2.3.4 聚脲涂层抗水压实验
• 2.3.5 涂层混凝土抗冻性
• 第三章 海洋环境下聚脲涂层耐候性研究
• 3.1 概述
• 3.2 聚脲老化前力学性能随养护龄期的发展规律
• 3.3 人工气候加速老化对聚脲涂层力学性能的影响
• 3.4 人工加速老化对聚脲涂层混凝土的氯离子渗透性的影响
• 3.5 ATR-FTIR 谱图分析
• 3.6 影响人工气候加速老化因素分析
• 3.6.1 辐射强度对材料耐候性的影响
• 3.6.2 温度对材料耐候性的影响
• 3.6.3 水蒸气对材料耐候性的影响
• 3.7 本章小结
• 第四章 涂层的抗冲磨性和抗渗性研究
• 4.1 概述
• 4.2 抗冲磨性
• 4.2.1 厚度损失
• 4.2.2 质量损失
• 4.2.3 聚脲涂层的附着性
• 4.3 聚脲涂层的抗渗性研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 涂层混凝土的抗冻性及氯离子渗透性
• 5.1 概述
• 5.2 涂层混凝土抗冻性
• 5.2.1 相对动弹模量
• 5.2.2 质量损失
• 5.2.3 涂层厚度对涂层混凝土的抗冻性影响
• 5.3 冻融循环对聚脲涂层混凝土氯离子渗透性的影响
• 5.3.1 冻融循环对涂层混凝土氯离子渗透性的影响
• 5.3.2 涂层厚度对混凝土氯离子含量的影响
• 5.3.3 不同厚度涂层的涂层混凝土氯离子含量的分布
• 5.4 本章小结
• 第六章 海工混凝土聚脲涂层防护工程应用研究
• 6.1 概述
• 6.2 青岛奥帆中心“蓝色畅想”表演水池聚脲防护工程
• 6.3 青岛跨海大桥主桥塔承台聚脲防护工程
• 6.4 影响海工混凝土聚脲防护涂层施工的重要因素
• 6.4.1 海洋环境
• 6.4.2 基材处理
• 6.4.3 喷涂设备
• 结论及需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢