弯曲荷载与海洋环境耦合作用下涂层防护性能研究

发布时间：2020-06-06 04:50

【摘要】：弯曲荷载和海洋环境的复杂因素给混凝土结构带来严重的腐蚀破坏,表面涂层防护技术作为一种便捷有效的防护措施引起普遍关注,随着海洋混凝土结构设施占据越来越重要的地位,如何对服役于荷载以及复杂海洋环境的混凝土结构进行防护,保障其耐久性,已成为热议话题。本文以涂层及涂层砂浆为研究对象,通过研究氯化橡胶、聚氨酯(脲)和聚脲涂层砂浆在氯盐浸渍、海水冲刷单独作用以及分别与弯曲荷载耦合作用下的性能变化,得到了腐蚀不同时间后涂层宏观微观性能的退化规律;通过对涂层砂浆抗氯离子渗透性、附着力、电化学实验对涂层的防护效果进行了验证。得到以下结论:1.涂层在氯盐浸渍和海水冲刷两种条件下的耐腐蚀性能研究表明:聚脲涂层耐腐蚀性能最佳,腐蚀后涂层力学性能和表面性能的退化规律从大到小为:氯化橡胶聚氨酯(脲)聚脲。FT-IR谱图揭示出造成上述规律的原因是由于腐蚀环境使氯化橡胶主链结构发生较大改变,导致涂层劣化明显,聚氨酯(脲)FT-IR谱图中个别特征峰的强度有所减弱,而聚脲仅有涂层表面的部分基团有轻微断键现象,对其防护性能只有轻微影响。2.氯盐浸渍和氯盐与弯曲荷载耦合两种条件下砂浆强度、抗氯离子渗透性和界面性能研究表明:无涂层和三种涂层砂浆试块抗折强度和涂层附着力均发生不同程度的下降。随腐蚀时间延长,试块氯离子含量增加,氯离子扩散系数降低并趋于平稳;氯盐浸渍210d后,无涂层和氯化橡胶、聚氨酯(脲)和聚脲涂层砂浆的氯离子扩散系数由1.09×10~(-12)m~2/s降低到0.23×10~(-12)m~2/s,耦合条件下腐蚀相同时间后四种试块的氯离子扩散系数呈现由1.17×10~(-12)m~2/s到0.28×10~(-12)m~2/s的渐小趋势。聚脲涂层砂浆断面微观形貌无明显变化,符合抗氯离子渗透研究结果。与氯盐浸渍相比,耦合环境使氯离子渗透性增大。3.氯盐与弯曲荷载耦合条件下的EIS研究结果表明:腐蚀后无涂层与三种涂层砂浆试块的低频阻抗模值|Z|_(0.01Hz)、砂浆电阻R_m、电荷转移电阻R_(ct)减小。腐蚀150d后,四种砂浆的R_(ct)值分别为0.05 kΩ·cm~2、0.21 kΩ·cm~2、1.33 kΩ·cm~2和2.36kΩ·cm~2,此时无涂层与氯化橡胶涂层试块内部钢筋已经出现锈蚀;聚氨酯(脲)与聚脲涂层砂浆R_(ct)值分别降到1.33 kΩ·cm~2和2.36 kΩ·cm~2,试块钢筋仍处于钝化膜较完整的状态;其中聚脲涂层表现出更好的防护性能。4.海水冲刷和海水冲刷与弯曲荷载耦合两种条件下砂浆强度、抗氯离子渗透性和界面性能研究表明:随腐蚀时间延长,无涂层砂浆试块和三种涂层砂浆试块抗折强度降低,涂层附着力减小,氯离子含量增加,氯离子扩散系数降低并趋于平稳;海水冲刷腐蚀210d后,无涂层、氯化橡胶、聚氨酯(脲)和聚脲涂层砂浆的氯离子扩散系数为从1.12×10~(-12)m~2/s到0.35×10~(-12)m~2/s的减小变化,海水冲刷与氯盐浸渍叠加作用腐蚀相同时间时扩散系数显示从1.51×10~(-12)m~2/s到0.43×10~(-12)m~2/s的渐减趋势。腐蚀后聚脲涂层砂浆断面微观形貌无显著变化,符合氯离子扩散研究结果。与海水冲刷腐蚀相比,弯曲荷载与海水冲刷水的协同作用增大了砂浆氯离子渗透性。5.海水冲刷与弯曲荷载耦合条件下的EIS研究结果表明:腐蚀后涂层砂浆低频阻抗模值|Z|_(0.01Hz)、涂层砂浆电阻R_m、电荷转移电阻R_(ct)减小,涂层砂浆/钢筋界面电容Y_(dl)增大。腐蚀150d后,氯化橡胶涂层电荷转移电阻R_(ct)随腐蚀时间下降到0.16 kΩ·cm~2,内部钢筋产生锈蚀。聚氨酯(脲)涂层和聚脲涂层砂浆腐蚀150d后分别下降到1.29 kΩ·cm~2和4.08 kΩ·cm~2,试块内部钢筋钝化膜仍然较完整,聚脲涂层与其他涂层相比体现了更好的防护效果。
【图文】：

（a）万能材料试验机 （b）冲片机 （c）测厚仪图 2.1 涂层力学性能测试设备2. 实验方法按照《GB/T528-20 硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》和《GB

LX-A型邵氏硬度计
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU37

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本文编号：2699190