海洋工程鋼筋混凝土滲透型防護(hù)劑作用機(jī)理及納米改性研究.pdf

1、在海洋環(huán)境中，鋼筋混凝土因腐蝕破壞造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估量，成為困擾全球海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的難點問題，使得各國政府和企業(yè)投入大量資金用于鋼筋混凝土耐久性與防護(hù)研究。在各類耐久性提升技術(shù)中，混凝土滲透型防護(hù)劑具有滲透成膜、有效防護(hù)、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)勢，受到極大關(guān)注。目前對滲透型防護(hù)劑的研究主要集中于混凝土宏觀防護(hù)性能，在混凝土碳化、凍融及耐久性等方面作用機(jī)理仍不是十分完善，在實際應(yīng)用中占有較大市場份額的硅烷防護(hù)劑還存在揮發(fā)量大、成膜時間長等問題。所

2、以，針對滲透型防護(hù)劑作用機(jī)理及新型防護(hù)劑的研制開發(fā)顯得尤為重要。
　　本課題在綜述海洋工程防腐技術(shù)及滲透型防護(hù)劑研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，首先通過混凝土濕度實驗確定滲透型防護(hù)劑類型及混凝土基材處理要求;然后通過加速碳化實驗和快速凍融實驗豐富防護(hù)劑滲透成膜作用機(jī)理，并結(jié)合滲透型防護(hù)劑在混凝土堿性環(huán)境耐久性能研究，提出新型滲透型防護(hù)劑的技術(shù)需求;最后通過對硅烷滲透型防護(hù)劑進(jìn)行溶膠凝膠酸堿兩步法納米改性，首次在混凝土防腐領(lǐng)域制備出快速成膜、有效

3、防護(hù)的納米改性硅烷滲透型防護(hù)劑。
　　本課題主要工作及研究結(jié)論如下:
　　(1)系統(tǒng)研究了不同混凝土濕度條件下滲透型防護(hù)劑成膜性能、滲透能力及防護(hù)性能的變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn):混凝土烘干處理時間越久則濕度越低，防護(hù)劑在混凝土中滲透深度越深、成膜時間越短，防護(hù)劑處理后混凝土氯離子電通量越低;隨著烘干時間由6h延長到48h，防護(hù)劑在混凝土中的滲透深度增加1.8mm，成膜時間可縮短近36h，經(jīng)防護(hù)劑處理混凝土的氯離子電通量值可以降低8

4、0％左右。
　　(2)通過加速碳化實驗研究了不同密實程度混凝土經(jīng)滲透型防護(hù)劑處理后碳化深度的變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)混凝土密實程度較高時，滲透型防護(hù)劑可提高混凝土抗碳化性能，防護(hù)劑處理后混凝土碳化深度小于未處理試件;當(dāng)密實程度較低時，滲透型防護(hù)劑會加速碳化進(jìn)程，防護(hù)劑處理后混凝土碳化深度大于未處理試件。
　　(3)通過快速凍融循環(huán)實驗研究滲透型防護(hù)劑處理后混凝土質(zhì)量損失和動彈性模量變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn):經(jīng)滲透型防護(hù)劑處理的混凝土

5、會在25次凍融循環(huán)時出現(xiàn)較大吸水增重過程，隨著循環(huán)次數(shù)的繼續(xù)增加，混凝土質(zhì)量損失率會快速上升，并在125次凍融循環(huán)后混凝土出現(xiàn)2.7％的最大質(zhì)量損失率;滲透型防護(hù)劑處理會加速混凝土相對動彈性模量下降，在125次凍融循環(huán)后混凝土相對彈性模量下降最大，達(dá)到51.3％。
　　(4)通過戶外服役實驗研究了滲透型防護(hù)劑在早齡期混凝土上滲透深度和防護(hù)性能變化規(guī)律，研究發(fā)現(xiàn):滲透型防護(hù)劑在早齡期混凝土堿性環(huán)境中滲透深度隨著服役時間延長而小幅下降

6、，其下降幅度會逐漸降低，最終使混凝土保持穩(wěn)定的滲透深度值;盡管滲透深度會出現(xiàn)下降，所有滲透型防護(hù)劑處理砂漿都具備優(yōu)異疏水效果，在整個戶外服役階段，24h表面吸水率都降低達(dá)90％以上。
　　(5)采用溶膠凝膠酸堿兩步法開展了納米改性滲透型防護(hù)劑的合成與性能研究，研究發(fā)現(xiàn):通過溶膠凝膠酸堿兩步法實現(xiàn)酸性硅溶膠附著在堿性硅溶膠表面，制備出快速成膜、有效防護(hù)的納米改性滲透型防護(hù)劑;以30nm堿性硅溶膠為原料按酸堿20∶1比例在20℃復(fù)合制