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《青岛理工大学》 2014年
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混凝土用硅烷类防护材料的制备及其对混凝土耐久性影响

张馨元  
【摘要】:钢筋混凝土被广泛使用的同时,其耐久性问题也越来越受到重视,混凝土耐久性下降大多与水的作用有关。混凝土用防护材料种类甚多,其中的硅烷类材料自身表面张力低,有杰出的渗透能力,在涂覆于混凝土表面之后,能够舒展并渗透进入混凝土一定深度范围内,并在毛细孔壁表面形成烷基憎水薄膜,降低混凝土基材的表面能,使混凝土表面由亲水性变为疏水性,阻止水分的侵入,同时保持混凝土的透气性,赋予混凝土裂缝防护能力;而且硅烷类材料自身耐久性好、抗紫外线性能优秀,基材的外观在涂覆后几乎不受影响,其优秀的防护性能受到了广泛的关注。 本文以乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷等硅烷单体为原料,对制备过程进行了研究,主要包括制备硅烷聚合物的引发剂用量、反应时间、温度,以及制备硅烷乳液的方法、反应温度、乳化剂配比等。通过自由基聚合和硅烷乳化分别制备了硅烷聚合物和硅烷乳液,并研究了硅烷单体、硅烷聚合物、硅烷乳液对不同水灰比(0.4、0.5)的混凝土耐久性能的影响。试验项目包括:毛细吸水试验、毛细吸盐试验、氯离子渗透系数和渗透深度、加速碳化试验、快速冻融试验、硫酸盐侵蚀试验。结果表明,表面涂覆聚乙烯三乙氧基硅烷的混凝土,氯离子扩散系数仅为1.1×10-12m2·s-1,毛细吸水系数比未处理的混凝土降低了87%以上,硅烷单体也能使吸水系数降低85%以上,硅烷乳液效果较差,吸水系数降低77%~85%,在防护要求不苛刻的工程中,可以用硅烷乳液代替硅烷单体。同时硅烷聚合物在加速碳化实验、快速冻融试验、抗硫酸盐侵蚀试验中也有很好的效果,聚乙烯三乙氧基硅烷能将0.5水灰比的混凝土28天碳化深度降低88%,而且使混凝土有很好的抗冻性,抗硫酸盐侵蚀试验中有最稳定的效果;而硅烷乳液在不同的试验条件下的试验结果却很不稳定。试验结果为工程实际中对硅烷单体、乳液和聚合物的选择和使用提供了参考。 硅烷材料能够不同程度地提高混凝土的耐久性,在国内外桥梁、公路等工程中得到了广泛的应用。硅烷单体渗透深度深,有效成分较高,有着较好的防护效果,但挥发性大、有毒性等缺点阻碍了其广泛应用。硅烷乳液的防水效果虽然稍逊于硅烷单体,但是其稳定性好、挥发率低、毒性小。硅烷聚合物虽然渗透深度较小,但是自身耐久性好,而且在各种试验中得出稳定、出色的防护效果。结果表明,本课题自主制备的硅烷材料能够明显降低混凝土的吸水系数,提高抗氯离子、抗硫酸盐、抗碳化与抗冻融的能力。
【学位授予单位】:青岛理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU528

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