喷涂聚脲技术在地下混凝土结构防护应用研究

摘要

在地下环境中，混凝土结构的防护至关重要，但许多工程问题未能很好地解决。因此，新技术、新工艺具有广阔的应用前景。为此，本文采用一种新技术-喷涂聚脲(以下简称SPUA)技术来研究地下混凝土结构防护问题。本课题模拟地下环境中含有侵蚀性介质等环境状况，针对地下结构对涂层的要求，采用密封全浸泡的方法，测试经酸、碱及盐处理后SPUA的主要性能；采用密封半浸泡的方法，研究SPUA涂层混凝土的耐水性。采用剥离粘结性实验，研究基材强度、养护龄期、底漆、温度和湿度对剥离强度的影响；采用回归分析方法，建立上述研究中剥离强度与时间的关系式。通过对破坏模型的分析，总结出SPUA-基材之间粘结破坏的类型。采用渗水法，研究涂层混凝土的抗渗性。在上述宏观研究的基础上，采用差热分析对无处理、酸、碱及盐处理后的SPUA进行微观分析；采用扫描电镜(SEM)对SPUA-底漆-砂浆的界面进行微观分析。通过上述试验研究得出以下结论：宏观试验与微观分析结果均表明，SPUA耐酸、碱及盐溶液的腐蚀性好。无缺陷SPUA涂层混凝土24h的吸水率为0.006％，吸水比为0.01，与浸透型混凝土保护液相比，SPUA涂层对混凝土的防水效果更好。基材强度太低(≤7.6MPa)会严重影响SPUA与基材之间的粘结；当基材强度超过8.7MPa时，最终剥离强度不再受基材强度的影响。养护龄期达到3d后即可喷涂SPUA涂层，最终剥离强度不受养护龄期的影响；建立了剥离强度随时间变化的关系式；这对实际工程中剥离强度的测试及预测有指导意义。干燥环境采用底漆2或底漆4处理，潮湿环境采用底漆2或底漆5处理，低温环境采用底漆7或底漆8处理，可以满足剥离强度的要求，SEM结果与宏观剥离强度试验结果相吻合。SPUA涂层与混凝土之间的粘结破坏类型有八种：S、P、SPA、C、PCA、SxPy、PxCy和SxPyCz，评价粘结性能应把剥离强度和粘结破坏类型作为一个整体来评价。SPUA涂层混凝土在较高压力(3.0Mpa)时，能保持9h不渗水，提高了混凝土的抗渗性。通过以上试验研究和理论分析，解决了地下环境中潮湿基材防护施工的技术问题，为实际工程中底漆的选用提供了指导，为SPUA这种新材料技术在地下混凝土结构中应用奠定了坚实的基础，也为地下混凝土结构防护提供了一种更先进、可靠、便捷、高效的技术手段。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究的必要性

1.2研究现状及存在问题

1.2.1研究现状

1.2.2存在问题

1.3需要进一步研究的问题

1.4 SPUA技术简介

1.4.1 SPUA发展的三个阶段

1.4.2化学原理

1.4.3国内外发展概况

1.5本文的研究目的与主要内容

1.5.1研究目的

1.5.2主要内容、方案和采取的措施

第二章试验方法

2.1无处理试件的性能试验

2.1.1拉伸试验

2.1.2不透水性试验

2.1.3低温弯折性试验

2.1.4光泽度试验

2.2酸处理试件的性能试验

2.2.1酸处理试验

2.2.2拉伸试验

2.2.3不透水性试验

2.2.4低温弯折性试验

2.2.5光泽度试验

2.3碱处理试件的性能试验

2.3.1碱处理试验

2.3.2拉伸试验

2.3.3不透水性试验

2.3.4低温弯折性

2.3.5光泽度

2.4盐处理试件的性能试验

2.4.1盐处理试验

2.4.2拉伸试验

2.4.3不透水性试验

2.4.4低温弯折性试验

2.4.5光泽度试验

2.5基材处理

2.5.1混凝土常见表面杂质缺陷[24-25]

2.5.2基材潮湿

2.5.3基材处理后应满足的要求

2.6基材强度对附着力的影响试验

2.6.1试验材料设备

2.6.2试件制备

2.6.3试验程序

2.7养护龄期对附着力的影响试验

2.7.1试验材料与设备

2.7.2试件制备

2.7.3试验程序

2.8底漆对附着力的影响试验

2.8.1试验材料与设备

2.8.2试块制备

2.8.3试验程序

2.9湿度对附着力的影响试验

2.9.1试验材料设备

2.9.2试件制备

2.9.3试验程序

2.10温度对附着力的影响试验

2.10.1试验材料设备

2.10.2试件制备

2.10.3试验程序

2.11试验数据回归分析

2.11.1回归分析概述

2.11.2回归方程的建立

2.12涂层混凝土的耐水性试验

2.12.1试验材料

2.12.2试件制备

2.12.3试验程序

2.13涂层混凝土的抗渗性试验

2.13.1试验材料与设备

2.13.2砂浆试件的制备

2.13.3试验程序

2.14微观分析试验

2.14.1差热分析试验

2.14.2扫描电镜试验

第三章SPUA性能研究

3.1无处理SPUA的性能试验结果与分析

3.2酸处理SPUA的性能试验结果与分析

3.2.1拉伸性能

3.2.2低温弯折性和不透水性

3.2.3光泽度

3.3碱处SPUA的性能试验结果与分析

3.3.1拉伸性能

3.3.2低温弯折性和不透水性

3.3.3光泽度

3.4盐处理SPUA的性能试验结果与分析

3.4.1拉伸性能

3.4.2低温弯折性和不透水性

3.4.3光泽度

3.5SPUA的差热分析试验结果与分析

3.5.1无处理SPUA

3.5.2酸碱盐处理SPUA

3.6 SPUA施工性能

3.7 SPUA其他性能

3.8本章小结

第四章基材强度及养护龄期对附着力的影响研究

4.1基材强度的影响试验结果与分析

4.1.1干燥基材

4.1.2潮湿基材

4.2养护龄期的影响试验结果与分析

4.2.1干燥基材

4.2.2干燥基材，回归方程的建立

4.2.3潮湿基材

4.2.4潮湿基材，回归方程的建立

4.3本章小结

第五章底漆、温度和湿度对附着力的影响研究

5.1底漆的影响试验结果与分析

5.基材干燥

5.1.2基材潮湿

5.2湿度的影响试验结果与分析

5.2.1采用底漆1处理

5.2.2采用底漆2处理

5.2.3采用底漆3处理

5.2.4采用底漆4处理

5.2.5采用底漆5处理

5.3温度的影响试验结果与分析

5.4 SEM试验结果与分析

5.5粘结破坏类型研究

5.5.1干燥基材粘结破坏情况

5.5.2基材潮湿时粘结破坏情况

5.5.3粘结破坏类型

5.6本章小结

第六章涂层混凝土性能研究

6.1耐水性试验结果与分析

6.2抗渗性试验结果与分析

6.3本章小结

结论及有待于进一步研究的问题

参考文献

作者在研究生期间发表的论文

致谢