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改性聚丙烯酸酯乳液的制备及聚合物水泥基涂层耐久性评价

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硅酸盐学报 2023年第11期51卷 2857-2867页

作者：卢烁姜东兵李琦琦侯鹏坤荣辉赵丕琪济南大学山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室济南250022 济南大学材料科学与工程学院济南250022 天津城建大学材料科学与工程学院天津300192

水泥基涂层疏水化改性处理是提高其防护效果的有效途径,然而有机硅烷类疏水性材料存在分散性差、弱化涂层物理性能及耐久性的问题。以含羟基聚二甲基硅氧烷为第二油相(PDMS),采用一步法高速剪切乳化工艺实现了高稳定/疏水型改性聚丙烯... 详细信息

水泥基涂层疏水化改性处理是提高其防护效果的有效途径,然而有机硅烷类疏水性材料存在分散性差、弱化涂层物理性能及耐久性的问题。以含羟基聚二甲基硅氧烷为第二油相(PDMS),采用一步法高速剪切乳化工艺实现了高稳定/疏水型改性聚丙烯酸酯乳液的制备,并进一步构建了高耐久聚合物水泥基防护涂层。研究结果表明:相匹配的PDMS分子量、掺量、剪切速率可获得兼具良好稳定性和疏水性的改性乳液,乳液30 d未见分层现象、乳胶膜接触角提高24.9%、吸水率降低28.94%;制备的聚合物水泥基涂层展现了优异的力学性能、疏水性、耐紫外老化、耐海水和碱溶液浸泡性能,氯离子渗透系数仅为0.193×10^(–6)mm^(2)/s;分析了乳液的改性机理与涂层耐久性增强机制。

关键词：聚丙烯酸酯聚二甲基硅氧烷水泥基涂层耐久性海工混凝土防护

聚合物水泥基涂层钢筋与混凝土粘结滑移性能及有限元模拟

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烟台大学学报（自然科学与工程版） 2016年第2期29卷 122-126页

作者：熊远亮杨正光刘志勇郑阳阳烟台大学土木工程学院山东烟台264005

在分析环氧涂层优缺点的基础上,提出采用聚合物水泥基涂层作为钢筋防护涂层;通过拉拔试验,研究了涂层光圆钢筋与混凝土的粘结滑移性能;应用ABAQUS软件在面-面接触中设置"COHESIVE BEHAVIOR"的方法实现涂层钢筋与混凝土的相对滑移,并将... 详细信息

在分析环氧涂层优缺点的基础上,提出采用聚合物水泥基涂层作为钢筋防护涂层;通过拉拔试验,研究了涂层光圆钢筋与混凝土的粘结滑移性能;应用ABAQUS软件在面-面接触中设置"COHESIVE BEHAVIOR"的方法实现涂层钢筋与混凝土的相对滑移,并将模拟结果与试验结果比较,发现二者特征点数据接近,表明应用该方法建立的有限元模型可以合理预测拉拔试验结果.

关键词：水泥基涂层粘结滑移性能拉拔试验有限元模型

基于响应面法的水泥混凝土路面抗滑涂层的研究

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基于响应面法的水泥混凝土路面抗滑涂层的研究

作者：李慢飞华南理工大学

学位级别：硕士

经过道路行业的多年努力,我国路面结构承载能力不足的问题已基本得到解决。在高温潮湿地区,路面抗滑不足以及抗滑性能快速衰减等表面功能问题正在成为道路行业新的挑战,特别是隧道路面问题更加严重。除此之外,我国是世界第一水泥产能大... 详细信息

经过道路行业的多年努力,我国路面结构承载能力不足的问题已基本得到解决。在高温潮湿地区,路面抗滑不足以及抗滑性能快速衰减等表面功能问题正在成为道路行业新的挑战,特别是隧道路面问题更加严重。除此之外,我国是世界第一水泥产能大国,连续多年水泥产量超过全世界的一半。因此,将水泥基材料应于抗滑铺装领域具有重大价值。为了克服传统水泥基材料的缺陷,推动水泥基抗滑铺装层的发展。本文基于响应面优化设计方法,研发一种新型水泥基抗滑涂层材料,该材料以改性水泥砂浆作为涂层,在此基础上对涂层表面进行抗滑处治。首先本论文根据汽车轮胎在水泥混凝土路面上产生弹性变形,从能量耗散角度分析出水泥混凝土路面抗滑摩檫力取决于路表微凸体表面梯度,受到路面、车辆、材料、环境因素影响,在此基础上提出了水泥混凝土路面抗滑涂层粘结性能、抗裂性能、耐磨耗性能、抗滑性能的要求。研究对比了掺量为8%、10%、12%、14%的水性环氧树脂、SBR胶乳、CRL胶乳对拉拔强度的影响,发现14%的水性环氧树脂对拉拔强度提升显著性最大;研究对比了掺量为0.4%、0.8%、1.2%、1.6%的PVA纤维、GF纤维、BF纤维对开裂指数的影响,发现PVA纤维对开裂指数的抑制显著性最大;研究对比了掺量为8%、10%、12%、14%的SBR胶乳、CRL胶乳对基准砂浆的磨耗值的影响,发现SBR胶乳对降低磨耗值较为显著。其次,在单因素的基础上,利用响应面分别对拉拔强度、开裂指数、磨耗值进行优化。当水性环氧树脂、PVA纤维、SBR胶乳同时掺入基准砂浆中发现:在粘结性能方面,水性环氧树脂和SBR胶乳表现出显著的交互作用;在抗裂性能方面,水性环氧树脂、PVA纤维和SBR胶乳任意两者之间不存在显著的交互作用;在耐磨耗性能方面,水性环氧树和PVA纤维、水性环氧树脂和SBR胶乳之间存在显著的交互作用。最终确定优化条件为:水性性环氧树脂掺量8%、PVA纤维掺量1.1%、SBR胶乳掺量13.7%。优化结果为:拉拔强度0.70 MPa,开裂指数0 mm,磨耗值为21.71 g·m。最后,利用响应面对砂浆构造深度、摆值、剥落率进行综合评比,确定金刚砂粒径12～24目,金刚砂撒布量4.7 kg·m,涂层砂浆涂抹量3.45 kg·m。优化后的抗滑涂层的初始构造深度为1.68,摆值为87.2。加载70000次后,仍具有良好的抗滑性能。

关键词：水泥混凝土路面抗滑性能水泥基涂层表面抗滑处治响应面优化

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渗透型涂层混凝土的抗碳化性能

华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第6期42卷 102-106页

作者：李果韦蓉蓉李晓玲张建峰雷明中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室江苏徐州221116

以水泥基渗透结晶型涂层和有机硅涂层为研究对象,研究了混凝土水灰比、混凝土基材湿润状况和涂层涂刷遍数对渗透型涂层混凝土抗碳化性能的影响规律.结果表明:渗透型涂层能够对混凝土的抗碳化能力起到一定程度的改善作用,且水泥基涂层混... 详细信息

以水泥基渗透结晶型涂层和有机硅涂层为研究对象,研究了混凝土水灰比、混凝土基材湿润状况和涂层涂刷遍数对渗透型涂层混凝土抗碳化性能的影响规律.结果表明:渗透型涂层能够对混凝土的抗碳化能力起到一定程度的改善作用,且水泥基涂层混凝土的抗碳化效果一般要优于有机硅涂层混凝土;潮湿的混凝土基材对水泥基涂层的抗碳化效果最为有利,而对有机硅涂层的影响较小;随着混凝土水灰比的减小,渗透型涂层对混凝土抗碳化能力的改善程度降低;增加涂层的涂刷遍数对有机硅涂层混凝土的抗碳化能力改善更为有效,对水泥基涂层混凝土则不甚明显.

关键词：混凝土抗碳化性能有机硅涂层水泥基涂层

聚氨酯增韧水性环氧树脂的制备、性能及应用研究

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聚氨酯增韧水性环氧树脂的制备、性能及应用研究

作者：王玉龙烟台大学

学位级别：硕士

环氧树脂具有优异的机械性能、热稳定性和耐腐蚀性能,长期以来环氧树脂涂层是腐蚀环境下混凝土结构耐久性提升的重要技术手段,但是环氧树脂涂层韧性较差易脆裂,环氧树脂增韧改性一直是国内外重点攻克的研究课题之一。目前国内对溶剂型... 详细信息

环氧树脂具有优异的机械性能、热稳定性和耐腐蚀性能,长期以来环氧树脂涂层是腐蚀环境下混凝土结构耐久性提升的重要技术手段,但是环氧树脂涂层韧性较差易脆裂,环氧树脂增韧改性一直是国内外重点攻克的研究课题之一。目前国内对溶剂型环氧增韧研究及应用方面研究较多,对水性环氧树脂的增韧研究较少,而水性环氧树脂涂层作为一种绿色化环境友好型涂层,将成为未来防腐蚀涂料的重要发展方向。本文通过制备不同粒径、胺基含量的水性聚氨酯并掺入水性环氧树脂中实现对环氧树脂的增韧改性。测试了合成水性聚氨酯的各项性能,分析了添加不同粒径、用量、胺值的水性聚氨酯对环氧乳液成膜拉伸强度、断裂伸长率及断裂能的影响,采用动态热机械分析的方法研究了环氧涂膜的储能模量及玻璃化转变温度变化情况,测试了增韧环氧涂膜的抗冲击、柔韧性、光泽度及耐腐蚀(耐酸、耐碱、耐氯盐)等性能;结果发现制备粒径55nm水性聚氨酯掺量为5%时对水性环氧树脂的增韧效果最好,增韧环氧涂膜的拉伸强度、断裂伸长率和断裂能比未改性前分别提高了30%、62%和143%,出现屈服的现象,而弹性模量基本不降低;动态热机械性能分析看出改性环氧树脂成膜储能模量及玻璃化转变温度基本不降低,SEM结果表明掺加聚氨酯后环氧涂膜在受到外力作用时可有效使应力分散,断口表面呈现韧性断裂的特点,形成涂膜的抗冲击、柔韧性、耐腐蚀性能、光泽度等性能也有显著改善。结合PUD在WEP涂膜中的均质性观察发现聚氨酯粒子在环氧树脂涂膜中分散性好坏是影响增韧效果的重要因素之一。研究制备了增韧环氧树脂水泥基防锈涂层,分析了不同养护条件和聚灰比对涂层耐腐蚀性能的影响,同时测试了涂层可操作性、韧性、弹模、抗冲击、柔韧性、铅笔硬度、抗剥离及环氧树脂交联度等性能;结果发现聚灰比、养护条件及环氧树脂交联度是影响涂层基础性能和耐腐蚀性能的主要因素。红外光谱表明干养可有效使环氧树脂交联并在水泥基中开环固化,SEM(EDS)观测表明环氧树脂包裹水泥水化产物形成膜状物,与水泥基水化产物共同组成三维网络结构,有效增强了环氧水泥基涂层的柔韧性、冲击性能及耐氯盐腐蚀性能。

关键词：水性聚氨酯水性环氧树脂增韧水泥基涂层防腐蚀

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纳米改性无机涂层混凝土抗冻性能研究

纳米改性无机涂层混凝土抗冻性能研究

作者：周嘉诚中国矿业大学

学位级别：硕士

基于我国目前混凝土的冻融破坏现状,构筑物采用纳米改性无机涂层的方式提升混凝土的抗冻性能。通过对比的方式研究比对两种无机涂层水玻璃和水泥基涂层的抗冻性能提升差异以及不同掺量的纳米SiO和TiO改性无机涂层的抗冻效果改善差异,同... 详细信息

基于我国目前混凝土的冻融破坏现状,构筑物采用纳米改性无机涂层的方式提升混凝土的抗冻性能。通过对比的方式研究比对两种无机涂层水玻璃和水泥基涂层的抗冻性能提升差异以及不同掺量的纳米SiO和TiO改性无机涂层的抗冻效果改善差异,同时冻融实验在慢速冻融以及快速冻融形式下运行分别模拟现实环境下的气冻水融的构筑物以及水冻水融构筑物。同时宏观检测与微观分析相结合,通过扫描电镜(SEM)和压汞实验(MIP)两种微观实验阐述不同纳米改性无机涂层混凝土抗冻防护机理分析,最终建立其寿命预测模型,取得的主要研究成果如下:1、不同的无机涂层对混凝土的抗冻改善效果区别较大,其中水泥基涂层对混凝土抗冻性能的改善明显优于水玻璃涂层。水泥基涂层对混凝土的抗冻性能改善效果为460%,而水玻璃涂层为20%左右。2、纳米材料对无机涂层可以起到进一步显著的抗冻性能提升。水泥基涂层经过纳米材料的改性可以有30%5%的效果提升,但不同掺量及不同种类的纳米材料对水泥基涂层改性效果区别不明显,均十分优异。而纳米材料对水玻璃涂层作用区别在冻融模式中,且差距明显。在快速冻融中,经过纳米TiO改性的水玻璃涂层相对与未改性的涂层效果提升80%,而纳米SiO改性水玻璃同样可以有42%的效果提升。而在慢速冻融中,纳米材料的改性效果只有20%不到。3、经过微观实验的分析,发现纳米SiO在水泥基中的改性效果显著,通过SEM与MIP实验可以观测到纳米SiO可以促使水泥基涂层渗透区内部生成大量针状钙矾石填充内部孔隙,同时纳米SiO的火山灰活性可以促使渗透区生成大量C-S-H凝胶,二者共同作用效果明显。同时通过SEM的观测发现:经过TiO改性过的无机涂层表面十分致密。TiO的粘结凝聚作用同样可以对无机涂层起到良好的阻水效果,从而提升抗冻性能。4、针对效果优异的纳米改性无机涂层混凝土分别对其建立了寿命预测模型用于实践。针对气冻水融的构筑物来说,纳米改性水泥基涂层混凝土寿命基本可以到22年,比纳米改性水玻璃涂层混凝土寿命延长40%;而对于水冻水融构筑物,纳米改性水玻璃与水泥基涂层效果基本没有差别,基本维持在7年。

关键词：纳米材料水泥基涂层水玻璃涂层混凝土抗冻性能