钢结构桥梁表面自清洁材料试验

发布时间：2024-03-25 05:08

　　钢结构桥梁具有跨越能力强、质轻、刚度大、抗震性能高、施工周期短等优点,在公路、铁路桥梁建设中得到了较为普遍的应用。然而随着当前环境污染不断加剧,大气中各种固液态的粉尘和颗粒等污染物逐渐在钢结构桥梁表面累积,对桥梁的美观性造成不可忽视的影响,此外,这些污染物往往吸附了环境中侵蚀性的介质,加重了桥梁结构的腐蚀情况,影响桥梁运营期的安全性。本文基于超疏水基本理论,从实用性和经济性原则出发,提出了一系列在Q345桥用钢基底表面制备疏水自清洁表面的制备方法,主要研究了涂层的表面形貌、润湿性能、透光率、自清洁性能、机械性能、耐候性能等,并为验证涂层实际环境下的耐用性能,进行了长期户外暴露试验。本文主要的工作和结论如下:(1)对超疏水自清洁表面的制备方法、耐久性能、桥梁领域的应用现状进行了较为全面的梳理,总结了超疏水自清洁表面的发展趋势,阐述了超疏水表面的理论基础和其实现自清洁功能的原理,在此基础之上,设计了在Q345桥用钢基底表面的疏水自清洁材料试验方法。(2)开展了三类自清洁表面制备和性能的试验研究:(1)通过机械共混R972(疏水SiO₂纳米粒子)和中性硅酮结构胶形成均匀...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1液滴在光滑表面上的形态

15第二章（超）疏水自清洁材料实验的理论基础与方法2.1超疏水自清洁理论2.1.1固体表面的润湿性模型（1）Young’s模型液滴对固体表面接触角的大小反映了表面润性的好坏，也是判断表面疏水程度的依据。接触角越大，表面疏水性越强，反之则越弱。在一个平坦的表面上，作为固、液、气三相....

图2-2液滴在粗糙表面上的润湿模型（a）Wenzel态；（b）Cassie-Baxter态Fig.2-2Infiltrationmodelofdropletonroughsurface(a)Wenzelstate;(b)Cassie-Baxterstate

要借助减小的重力势能来克服能量势垒，进而完成润湿状态的转换，而介于Cassie态和Wenzel态之间的过渡态则是造成能量势垒的原因。相关研究表明，在压力[65]、振动[66]、热处理[67]、电流[68]、磁场[69]等外部作用的刺激下，液滴可能会渗入表面的微细粗糙结构中，将里面....

图2-3过渡态模型

世纪末，德国植物学家Barthlott和Neinhuis[74]系统地对荷叶表面形貌进行研究和分析，借助扫描电镜发现荷叶表面分布着大量微米尺寸的乳突结构，其上覆盖着纳米尺寸蜡质，通过进一步地研究，他们认为这些微纳分层粗糙结构和低表面能的蜡质是实现荷叶表面疏水自清洁功能的关键，并由....

图2-4自清洁荷叶表面(a)水滴在荷叶表面聚集成类球形；(b)荷叶表面被泥土污染[75]；(c)水带走荷叶表面泥土[75]；(d)荷叶表面分布的微米乳突[74]；(e)乳突表皮细胞细节[75]；(f)乳突上覆盖[75]

面达到清洁目的（见图2-5（b））。图2-5（a）所示的是光滑表面的灰尘清洁效果，可以看出液滴滑动的结果仅仅改变了灰尘的位置，并没有使其脱离表面，也就不能起到清洁效果。随着时间的推移，大型建筑的玻璃幕墙、道路桥梁的栏杆、灯光照明等附属构件会被大气环境中的各种污染物污染而丧失美观性....

本文编号：3938581