水性氟碳对混凝土的防护研究多媒体学习教案

1、会计学1水性氟碳对混凝土的防护水性氟碳对混凝土的防护(fngh)研究多研究多媒体媒体第一页，共46页。第2页/共46页第二页，共46页。我国混凝土桥梁占我国桥梁的90%以上 混凝土耐久性不足，导致建筑过早破坏事故频发，已成为受世界关注、日益突出的一大灾害1980年的北海Stavanger近海钻井平台Alexander Kjell号突然发生破坏，导致123人死亡(swng) 美国公路系统总共约60万座桥梁中，约有25万座桥梁遭到不同程度破坏，其中有的使用不足20年我国华南地区投入使用7-25年的港口、码头设施中，有89%已经出现钢筋的锈蚀破坏，急待修补。第3页/共46页第三页，共46页。 1.1

2、 钢筋混凝土耐久性问题的严重性钢筋混凝土耐久性问题的严重性 钢筋混凝土结构腐蚀破坏导致巨大经济损失钢筋混凝土结构腐蚀破坏导致巨大经济损失 金属腐蚀带来的经济损失占国民经济总产值的金属腐蚀带来的经济损失占国民经济总产值的2%-4%，其中，被认，其中，被认 为与钢筋腐蚀有关的占为与钢筋腐蚀有关的占40% 桥梁面板腐蚀破坏致使美国用于公路桥面板修补的费用桥梁面板腐蚀破坏致使美国用于公路桥面板修补的费用 1969年年 26亿美元亿美元 1978年，年， 63亿美元亿美元 1989年美国交通运输部门在给国会年美国交通运输部门在给国会(guhu)的一份关于美国公路与桥梁状的一份关于美国公路与桥梁状况况 的

3、报告中指出：的报告中指出：“现在积压有待修补的混凝土桥梁的维修费用为现在积压有待修补的混凝土桥梁的维修费用为 1550亿美元亿美元” 钢筋混凝土结构开裂、露筋后的修复与维护至今仍是难题钢筋混凝土结构开裂、露筋后的修复与维护至今仍是难题第4页/共46页第四页，共46页。第5页/共46页第五页，共46页。 1991年混凝土耐久性国际学术会议上Mehta教授指出：混凝土破坏众多原因中，其重要性按以下顺序递减：钢筋腐蚀冻融浸蚀性环境（酸、盐、生化物质、高温、 潮湿）的物理与化学作用卍第6页/共46页第六页，共46页。第7页/共46页第七页，共46页。第8页/共46页第八页，共46页。第9页/共46页第

4、九页，共46页。第10页/共46页第十页，共46页。 表 1 试验材料及防护体系(tx)类型编号编号 防护体系防护体系防护体系类型防护体系类型1 1混凝土防水防护溶胶混凝土防水防护溶胶浸渗浸渗2 2聚脲涂层聚脲涂层涂膜型涂膜型3 3硅烷浸渗（底涂）硅烷浸渗（底涂）/ /中涂中涂/ /水性氟碳面涂水性氟碳面涂浸渗浸渗+ +涂膜涂膜4 4硅烷浸渗硅烷浸渗浸渗浸渗5 5浸渗防护剂浸渗防护剂浸渗浸渗第11页/共46页第十一页，共46页。第12页/共46页第十二页，共46页。第13页/共46页第十三页，共46页。低 孔隙溶液相中的pH值降低使得水泥中氯化铝盐酸不再具稳定性从而(cng r)释放出Cl,加

5、剧钢筋表面钝化膜的去钝化，促进钢筋腐蚀第14页/共46页第十四页，共46页。 空白(kngbi)样品 1#样品第15页/共46页第十五页，共46页。 4#样品(yngpn) 5#样品(yngpn) 2#样品(yngpn) 3#样品(yngpn)第16页/共46页第十六页，共46页。试验材料编号碳化深度(mm)空白样0#11.01#（无机渗透性溶胶材料）4.82#（聚脲涂层）0.73#（水性氟碳涂装体系）1.34#（浸渗型硅烷保护层）3.2 5# （浸渗型硅烷保护层）4.7（碳化）（OHCaCOCOOHCa2322第17页/共46页第十七页，共46页。三三 试验结果及分析、研试验结果及分析、研究

6、究1.防护体系对混凝土抗碳防护体系对混凝土抗碳化性能影响化性能影响1.4 讨论与分析讨论与分析 未处理空白样品碳未处理空白样品碳化深度化深度11.0mm型体系的聚脲和水性氟碳型体系的聚脲和水性氟碳相比较，在同等相比较，在同等(tngdng)涂膜涂膜厚度下，水性氟厚度下，水性氟碳保护涂装体系对于控制碳保护涂装体系对于控制混凝土碳化效果更好混凝土碳化效果更好第18页/共46页第十八页，共46页。2.1采用电通量评价混凝土采用电通量评价混凝土Cl-渗透性（混凝土密实性）渗透性（混凝土密实性） 对涂对涂/浸渗处理试样的预老化处理：先经人工加速老化浸渗处理试样的预老化处理：先经人工加速老化86d 盐水浸

7、渍盐水浸渍/干燥往复循环干燥往复循环12周期计周期计48d 在在3.5%NaCl溶液浸渍溶液浸渍30d 在直流电流作用下，通过氯离子透过混凝土试件向正极方向迁移所测在直流电流作用下，通过氯离子透过混凝土试件向正极方向迁移所测得的得的 电荷量进行评定混凝土抗渗性（电荷量进行评定混凝土抗渗性（ASTM1202-9） 基于电通量的氯离子渗透性评价：基于电通量的氯离子渗透性评价： 按下表，根据混凝土试样电通量按下表，根据混凝土试样电通量(库仑库仑)测量测量(cling)值评价其值评价其Cl-渗透性渗透性能能 电通量(库仑)氯离子渗透性4000高2000-4000中等1000-2000低100-1000

8、很低I00忽略第19页/共46页第十九页，共46页。同类试件电通量均值（C）试件氯离子渗透性等级0#（无涂/渗处理）1028低1#421很低2#366很低3#62忽略4#118很低5687很低 第20页/共46页第二十页，共46页。伦，比空白混凝土的电通量降低了95%，完全属于可以忽略(hl) 氯离子渗透影响的非渗透性等级，对混凝土抗氯离子渗透性的提高显示了极好的效果第21页/共46页第二十一页，共46页。）、（nD62hLBPn第22页/共46页第二十二页，共46页。n 表5 水汽渗透性试验(shyn)结果保护层保护层材料材料保护层保护层厚度厚度( (m)m)渗透率渗透率(mg/cm(mg/

9、cm2 2d)d)实测值实测值按按1mm1mm膜厚换算膜厚换算结果结果2#2#7947942.9132.913 2.31 2.313#3#5255251.9341.9341.021.023.3讨论与分析讨论与分析 虽然厚浆型聚脲树脂虽然厚浆型聚脲树脂膜厚比3#水性氟碳膜厚高出近50%，但是其抗水汽渗透能力仍然低于水性氟碳涂膜。如果将二种材料抗水汽渗透率都换算成1mm单位厚度下的，则水性氟碳涂层阻止水汽渗透能力比聚脲涂层高出水性氟碳涂层阻止水汽渗透能力比聚脲涂层高出近一倍。近一倍。第23页/共46页第二十三页，共46页。保护层材保护层材料料保护层厚保护层厚度度(m)(m)3030天测量渗透率天测

10、量渗透率(mg/cm(mg/cm2 2d)d)7070天测量渗透率天测量渗透率(mg/cm(mg/cm2 2d)d)实测实测按按100m100m膜厚换膜厚换算算实测实测按按100m100m厚度换厚度换算算2#2#8668660.2070.2071010- -3 31.7931.7931010-3-30.2110.2111010-3-31.8271.8271010-3-33#3#5795790.3050.3051010- -3 31.7661.7661010-3-30.2720.2721010-3-31.5751.5751010-3-34.2讨论与分析讨论与分析 就试验试件的涂膜实际厚度（聚脲膜

11、厚为就试验试件的涂膜实际厚度（聚脲膜厚为水性氟碳膜厚的水性氟碳膜厚的150%）情况下获得情况下获得(hud)的的Cl渗透率而言，聚脲涂渗透率而言，聚脲涂膜的膜的Cl渗透率稍低于水渗透率稍低于水性氟碳涂膜；性氟碳涂膜； 但是在同等膜厚的情况下，则仍然是水性氟但是在同等膜厚的情况下，则仍然是水性氟碳涂膜的抗碳涂膜的抗Cl-渗透性渗透性略优于聚脲略优于聚脲 第24页/共46页第二十四页，共46页。 防护体系防护体系抗渗压力（抗渗压力（MPaMPa）空白样空白样0#0#1.61.61#1#1.81.82#2#1.71.73#3#1.81.84#4#1.81.85#5#1.81.85.2讨论与分析 除了

12、聚脲体系仅增加0.1MPa外，其他防护体系比未经防护处理的混凝土均可提高0.2Mp的高压水渗透(shntu)压力第25页/共46页第二十五页，共46页。6.混凝土内置钢筋混凝土内置钢筋(gngjn)的腐蚀电化学性的腐蚀电化学性能研究能研究6.1混凝土内置钢筋(gngjn)的钝化与去钝化 Fe-H2O体系的体系的pH值值-电位图（电位图（Pourbaix，1973）第26页/共46页第二十六页，共46页。第27页/共46页第二十七页，共46页。6.3混凝土内置钢筋电化学极化混凝土内置钢筋电化学极化(j hu)的测量结果的测量结果 线性极化曲线图将带钢筋的混凝土试样先在含CO2 的试验箱碳化处理2

13、8d，於5%NaCl电解溶液中，以0.166mV/s电位扫描速度进行电化学极化测量。第28页/共46页第二十八页，共46页。 三 试验结果及分析、研究6.混凝土内置钢筋的腐蚀电化学性能研究6.3混凝土内置钢筋电化学极化的测量结果由上述电化学极化测量计算得到(d do)的各种混凝土试样内置钢筋的电化学参数自腐蚀电位（自腐蚀电位（mVmV）（相对于饱和甘汞电极）（相对于饱和甘汞电极）腐蚀电流密度（腐蚀电流密度（A/cmA/cm2 2）空白样空白样0#0#-215.8-215.87.807.801010-2-21#1#-88.8-88.81.491.491010-2-22#2#-69.1-69.11

14、.631.631010-2-23#3#-32.7-32.71.551.551010-2-24#4#-67.6-67.61.211.211010-2-25#5#-61.5-61.51.161.161010-2-2第29页/共46页第二十九页，共46页。第30页/共46页第三十页，共46页。试验时间（h） 100 第31页/共46页第三十一页，共46页。涂层涂层种类种类涂层厚度涂层厚度（mm）平均冲蚀速率（平均冲蚀速率（mg/hmg/h5dm5dm2 2）24h24h48h48h72h72h100h100h2#2#32032036036028.1128.1115.3615.3612.8412.84

15、9.819.813#3#2626333332.0632.0616.116.113.5713.5710.5310.53第32页/共46页第三十二页，共46页。收高速磨料的机械收高速磨料的机械(jxi)冲击能冲击能量，提高耐冲蚀性能。本研究量，提高耐冲蚀性能。本研究采用的两种涂层体系厚度差别采用的两种涂层体系厚度差别大，水性氟碳体系厚度仅为聚大，水性氟碳体系厚度仅为聚脲的脲的1/10,鉴此，同等厚度下，鉴此，同等厚度下，水性氟碳体系可望比聚脲具有水性氟碳体系可望比聚脲具有更佳的耐高流速含泥砂水冲蚀更佳的耐高流速含泥砂水冲蚀性能性能第33页/共46页第三十三页，共46页。紫外光照射紫外光照射(zho

16、sh) （波长为（波长为340nm )4h,60 冷凝冷凝4h 温度为温度为40第34页/共46页第三十四页，共46页。试验前后水珠与试件表面接触角变化试验前后水珠与试件表面接触角变化表面光泽变化以及表面光泽变化以及(yj)涂膜粉化涂膜粉化色差严重程度变化来评价它们的耐老化性色差严重程度变化来评价它们的耐老化性 第35页/共46页第三十五页，共46页。试试验验材材料料1000h1000h1500h1500h2000h2000h失光失光率率(%)(%)外观外观接触角变接触角变化率化率(%)(%)失光失光率率(%)(%)外观外观接触角变接触角变化率化率(%)(%)失光失光率率(%)(%)外观外观接

17、触角变接触角变化率化率(%)(%)1#1# 无无100100 粉化粉化1 1级级100100 粉化粉化2 2级级1001002#2#58.758.7无无16.016.070.370.3粉化粉化2 2级级32.932.985.285.2粉化粉化2 2级级变色变色4 4级级52.552.53#3#3.43.4无无8.88.816.216.2无无15.415.442.042.0粉化粉化1 1级级变色变色1 1级级17.117.14#4# 无无94.094.0 粉化粉化2 2级级96.496.4 粉化粉化3 3级级1001005#5# 无无66.466.4 粉化粉化2 2级级86.486.4 粉化粉化

18、3 3级级93.893.8第36页/共46页第三十六页，共46页。图图5 紫外冷凝加速老化试验接触角变化率随时间紫外冷凝加速老化试验接触角变化率随时间(shjin)关系关系第37页/共46页第三十七页，共46页。8 防护浸、涂材料的耐紫外防护浸、涂材料的耐紫外/冷凝加速气候老化性能研究冷凝加速气候老化性能研究8.3讨论与分析讨论与分析（1）自洁性能比较）自洁性能比较 试验前硅烷类浸渍防护材料水珠与表面之间的接触角较大，平试验前硅烷类浸渍防护材料水珠与表面之间的接触角较大，平均值分别均值分别 到到129和和144，表现良好，表现良好(lingho)的自洁性，但仅经的自洁性，但仅经1000h试验后，其接触角迅试验后，其接触角迅 速下降，变化率分别高达速下降，变化率分别高