海洋环境下混凝土结构用聚氨酯（脲）涂层性能研究

发布时间：2020-09-14 14:35

　　海洋经济目前处于快速发展的重要时期,大批海洋钢筋混凝土结构处于建设或规划中,其防护仍是重点关注问题。混凝土涂层防护技术是目前较为简单、有效的方式。本文以聚氨酯(脲)和聚脲为研究对象,探究了异氰酸酯基(NCO)含量以及树脂结构对聚氨酯(脲)常规性能和氢键化的影响;通过傅立叶红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜(SEM)和界面贴应变片法等方法,研究了户外暴晒、氯盐浸泡及弯曲荷载与氯盐浸泡耦合条件下三种涂层的宏微观性能及涂层砂浆界面处宏微观变化规律,表明了三种涂层均具有较好的防护性能。主要研究结果如下:(1)聚氨酯(脲)涂层结构与性能的研究结果表明:随着NCO含量由8%增加至12%,由F420聚天冬氨酸酯树脂制备的聚氨酯(脲)(简称QT420聚氨酯(脲))涂层的凝胶时间和表干时间分别由203s和576s减少至166s和289s;而涂层力学性能有所增加,接触角则逐渐减小,表面能增加,羰基区氢键化程度由52.71%增加至56.50%。对于NCO含量为10%时,由F524聚天冬氨酸酯树脂制备的聚氨酯(脲)(简称QT524聚氨酯(脲))具有更长的凝胶时间和柔韧性,而QT420聚氨酯(脲)的拉伸强度、撕裂强度、硬度和接触角更高,氢键化程度更大。(2)三种涂层经过户外暴晒作用210d后,QT420聚氨酯(脲)和聚脲涂层拉伸强度变化率均在-17%左右,QT524聚氨酯(脲)涂层拉伸强度变化率最大为-18.74%,两种聚氨酯(脲)涂层光泽度和接触角变化幅度较聚脲涂层小。对涂层表面进行FTIR分析可知其化学键出现不同程度的断裂,且聚脲涂层表面SEM分析发现涂层表面出现裂纹。户外暴晒210d后QT524聚氨酯(脲)涂层羰基区氢键化程度增加。涂层砂浆试块在经过户外暴晒210d后,QT420聚氨酯(脲)、QT524聚氨酯(脲)和聚脲涂层附着力均大于2MPa,仍保持较高的附着性。SEM断面形貌显示,涂层与砂浆界面无明显裂纹产生。通过涂层砂浆界面静态应变可知室温条件下QT420聚氨酯(脲)涂层砂浆界面应变处于平稳状态。而户外暴晒作用30d后,其应变变化趋势为先上升后趋于平稳,且边角点处应变变化均大于中心点处,说明户外暴晒对涂层砂浆界面性能有一定程度的影响。(3)在氯盐浸泡210d后,聚脲涂层性能下降幅度最小,QT420聚氨酯(脲)涂层次之,QT524聚氨酯(脲)涂层最大。通过涂层表面FTIR分析可知涂层表面发生了水解和一定程度的化学键断裂。氯盐浸泡210d后QT524聚氨酯(脲)氢键化程度略有下降。在氯盐浸泡和弯曲荷载与氯盐浸泡耦合两种环境下,有荷载作用的涂层附着力下降幅度更大。SEM断面形貌显示出界面处紧密贴合,表明三种涂层与界面仍具有较好的粘结性。通过涂层砂浆界面静态应变研究发现单一氯盐浸泡时,QT420聚氨酯(脲)涂层砂浆界面应变略有上升后趋于稳定,而施加有弯曲荷载的应变先下降后略有上升并趋于平稳,应变的变化表明界面粘结性能发生改变。(4)涂层砂浆抗氯离子渗透性能研究表明:相同腐蚀时间内,施加荷载的涂层砂浆氯离子含量略高;同一深度处氯离子含量由高至低为QT524聚氨酯(脲)涂层砂浆、QT420聚氨酯(脲)涂层砂浆、聚脲涂层砂浆。弯曲荷载与氯盐浸泡耦合作用210d后三种涂层氯离子扩散系数为4.29×10~(-13)m~2/s、4.40×10~(-13)m~2/s和3.38×10~(-13)m~2/s,涂层砂浆的氯离子扩散系数远低于无涂层砂浆氯离子扩散系数,说明涂层具有较好的抗氯离子渗透性能。
【学位单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P75
【部分图文】：

万能材料试验机

图 2.1 万能材料试验机图 2.2 冲片机图 2.3 厚度测试仪2）实验步骤制备养护好的试样参照GB/T528-2009的规定用带裁刀的冲片机裁成哑铃无割口直角形试样（如图 2.4），在标准环境中放置 2h 后，在试样上标记

试样,标准环境,厚度测试,裁刀

厚度测试,实验步骤

【参考文献】