环保型超疏水混凝土制备及在寒区长距离输水渠道应用
发布时间：2021-06-20 21:53
水资源南多北少,区域配置不均衡。为协调区域供水矛盾,南水北调等大批长距离跨流域调水工程应运而生,混凝土衬砌渠道由于造价低、易于施工、便于管理等优点已成为骨干输水设施之一。但位于北方旱寒区的长距离混凝土衬砌渠道由于其水头损失大、防渗能力及适应变形能力差,致使其过流能力不足,产生严重的冻胀、冻融破坏问题,制约着“生命线”工程安全运行及效益发挥。因此,利用橡胶再生混凝土弹性模量低、适应变形能力强,超疏水涂料防渗效果好、减阻效果显著等材料特性,研发一种工艺简单、经久耐用且成本较低的,集防渗、减阻、抗冻胀于一体的环保型超疏水衬砌混凝土,对寒区长距离输水渠道建设具有现实意义。为此,本文基于超疏水“二元（粗糙微结构+低表面能）协同作用”制备思路,探究了环保型超疏水混凝土的最佳制备工艺;并通过系列物性试验及数值模拟,系统研究了其力学性能、抗冻胀性、抗渗性、减阻性、疏冰性和超疏水表面稳定性,论证了其在寒区长距离输水渠道的应用价值。论文主要工作和结论如下:（1）环保型超疏水混凝土制备方式对比研究:首先制备形成环保型混凝土（再生混凝土掺量30%,废弃橡胶掺量5%）;以环保型混凝土为基体,在其表面覆盖紫铜网或...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
景泰灌区渠道衬砌冻害Fig.1-1ChannelliningfreezingdamageinJingtaiIrrigationDistrict
第一章 绪论140 万吨，而仅有 15％的废旧轮胎橡胶经过处理再生利用，其余均以掩埋方式进行处理，且废旧轮胎橡胶属于难以自然分解的固体废弃物。由此不仅造成资源浪费和环保问题，而且会造成火灾隐患及各种流行病（赵琴 2017），如图 1-3（b）。目前，将橡胶颗粒或橡胶粉掺加至混凝土中进行混凝土改性成为处理橡胶的有效措施之一，由于橡胶颗粒具有较低的弹性模量、良好的韧性、粘弹性、保温隔热、抗疲劳等特性，可提升混凝土的适应变形能力、抗裂、抗渗、抗冻、保温隔热等性能，不仅使废旧轮胎橡胶转变为土木工程中的“绿色资源”，而且提高了混凝土的性能（谢挺挺 2016；张卫东 2013，2014；张向冈 2017）。
图 2-4 氟硅烷分子三维示意图Fig.2-4 Three-dimensional diagram of fluorosilane molecules极易发生快速水解，硅氧烷 Si-OC2H5反应生成硅醇2)5(CH2)2Si-(OC2H5)3+3H2O→CF3(CF2)5(CH2)2Si-(OH)生成的硅醇基极易与固体表面的羟基发生脱水缩合结合的单分子膜，从而有效降低固体表面能，化学文使用氟硅烷作为低表面能修饰剂降低混凝土的表2CH3H2OCF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2OH Si OHOHCF3＋OHOHOHOHOHOHOH脱水CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2Si O
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢纤维轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线研究[J]. 赵顺波,赵明爽,张晓燕,彭振景,黄亭桦. 建筑结构学报. 2019(05)
[2]超疏水-自发光水泥基复合材料性能及作用机理研究[J]. 高英力,曲良辰,何倍,方灶生,彭江柯,曹韩硕. 硅酸盐通报. 2019(01)
[3]寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究[J]. 王正中,刘少军,王羿,刘铨鸿,葛建锐. 水利学报. 2018(07)
[4]超疏水沥青混凝土抗凝冰性能及评价[J]. 高英力,代凯明,李学坤,马路,何倍. 材料导报. 2017(24)
[5]废橡胶改性再生混凝土材料性能研究进展[J]. 张向冈,邝肖梅,牛海成,杨健辉. 硅酸盐通报. 2017(12)
[6]考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型[J]. 肖旻,王正中,刘铨鸿,王羿,葛建锐,王兴威. 水利学报. 2017(10)
[7]纳米材料对混凝土耐久性和功能性影响研究[J]. 许耀群,李曙光,王娟,武霄鹏. 水利水电技术. 2017(09)
[8]超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技术及效能评价[J]. 高英力,李学坤,代凯明,余先明,袁江. 材料导报. 2017(14)
[9]超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响[J]. 王志博,牛志强. 新型建筑材料. 2017(02)
[10]超疏水仿生水泥路面防覆冰设计及模型试验[J]. 高英力,李学坤,黄亮,袁江,余先明. 硅酸盐通报. 2016(10)
博士论文
[1]开放系统混凝土衬砌输水渠道冻胀破坏力学模型及应用[D]. 肖旻.西北农林科技大学 2018
[2]微纳尺度气流的速度滑移及流动特性研究[D]. 杨琴.上海大学 2015
[3]高聚物溶液湍流边界层减阻机理的TRPIV实验研究[D]. 管新蕾.天津大学 2015
[4]水下航行器喷涂聚脲柔性涂层的制备及减阻性能的研究[D]. 黄微波.中国海洋大学 2007
硕士论文
[1]冻融循环作用下再生骨料混凝土的宏—微观损伤机理试验研究[D]. 魏毅萌.西安理工大学 2018
[2]超疏水自清洁涂层的制备及其性能研究[D]. 朱蓉.华南理工大学 2018
[3]高强度超疏水混凝土制备及其性能研究[D]. 韩正金.大连理工大学 2017
[4]改性橡胶再生混凝土力学性能试验[D]. 赵琴.华北水利水电大学 2017
[5]海洋用仿生疏水复合涂层的制备及其减阻性能研究[D]. 徐飞鹏.哈尔滨工业大学 2016
[6]超疏水涂层对混凝土抗冻性及防冰性影响研究[D]. 王宗鹏.哈尔滨工业大学 2015
[7]混凝土用硅烷类防护材料的制备及其对混凝土耐久性影响[D]. 张馨元.青岛理工大学 2014
[8]表面减阻涂层的制备及减阻因素分析[D]. 董红玉.北京化工大学 2013
[9]微纳米结构超疏水表面制备和减阻机理研究[D]. 卢思.清华大学 2012
[10]废旧钢纤维橡胶改性再生混凝土力学性能试验研究[D]. 龙秀海.广东工业大学 2011
本文编号：3239990
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
景泰灌区渠道衬砌冻害Fig.1-1ChannelliningfreezingdamageinJingtaiIrrigationDistrict
第一章 绪论140 万吨，而仅有 15％的废旧轮胎橡胶经过处理再生利用，其余均以掩埋方式进行处理，且废旧轮胎橡胶属于难以自然分解的固体废弃物。由此不仅造成资源浪费和环保问题，而且会造成火灾隐患及各种流行病（赵琴 2017），如图 1-3（b）。目前，将橡胶颗粒或橡胶粉掺加至混凝土中进行混凝土改性成为处理橡胶的有效措施之一，由于橡胶颗粒具有较低的弹性模量、良好的韧性、粘弹性、保温隔热、抗疲劳等特性，可提升混凝土的适应变形能力、抗裂、抗渗、抗冻、保温隔热等性能，不仅使废旧轮胎橡胶转变为土木工程中的“绿色资源”，而且提高了混凝土的性能（谢挺挺 2016；张卫东 2013，2014；张向冈 2017）。
图 2-4 氟硅烷分子三维示意图Fig.2-4 Three-dimensional diagram of fluorosilane molecules极易发生快速水解，硅氧烷 Si-OC2H5反应生成硅醇2)5(CH2)2Si-(OC2H5)3+3H2O→CF3(CF2)5(CH2)2Si-(OH)生成的硅醇基极易与固体表面的羟基发生脱水缩合结合的单分子膜，从而有效降低固体表面能，化学文使用氟硅烷作为低表面能修饰剂降低混凝土的表2CH3H2OCF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2OH Si OHOHCF3＋OHOHOHOHOHOHOH脱水CF3CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2Si O
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢纤维轻骨料混凝土单轴受压应力-应变曲线研究[J]. 赵顺波,赵明爽,张晓燕,彭振景,黄亭桦. 建筑结构学报. 2019(05)
[2]超疏水-自发光水泥基复合材料性能及作用机理研究[J]. 高英力,曲良辰,何倍,方灶生,彭江柯,曹韩硕. 硅酸盐通报. 2019(01)
[3]寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究[J]. 王正中,刘少军,王羿,刘铨鸿,葛建锐. 水利学报. 2018(07)
[4]超疏水沥青混凝土抗凝冰性能及评价[J]. 高英力,代凯明,李学坤,马路,何倍. 材料导报. 2017(24)
[5]废橡胶改性再生混凝土材料性能研究进展[J]. 张向冈,邝肖梅,牛海成,杨健辉. 硅酸盐通报. 2017(12)
[6]考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型[J]. 肖旻,王正中,刘铨鸿,王羿,葛建锐,王兴威. 水利学报. 2017(10)
[7]纳米材料对混凝土耐久性和功能性影响研究[J]. 许耀群,李曙光,王娟,武霄鹏. 水利水电技术. 2017(09)
[8]超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技术及效能评价[J]. 高英力,李学坤,代凯明,余先明,袁江. 材料导报. 2017(14)
[9]超疏水材料涂层对混凝土抗冻性能的影响[J]. 王志博,牛志强. 新型建筑材料. 2017(02)
[10]超疏水仿生水泥路面防覆冰设计及模型试验[J]. 高英力,李学坤,黄亮,袁江,余先明. 硅酸盐通报. 2016(10)
博士论文
[1]开放系统混凝土衬砌输水渠道冻胀破坏力学模型及应用[D]. 肖旻.西北农林科技大学 2018
[2]微纳尺度气流的速度滑移及流动特性研究[D]. 杨琴.上海大学 2015
[3]高聚物溶液湍流边界层减阻机理的TRPIV实验研究[D]. 管新蕾.天津大学 2015
[4]水下航行器喷涂聚脲柔性涂层的制备及减阻性能的研究[D]. 黄微波.中国海洋大学 2007
硕士论文
[1]冻融循环作用下再生骨料混凝土的宏—微观损伤机理试验研究[D]. 魏毅萌.西安理工大学 2018
[2]超疏水自清洁涂层的制备及其性能研究[D]. 朱蓉.华南理工大学 2018
[3]高强度超疏水混凝土制备及其性能研究[D]. 韩正金.大连理工大学 2017
[4]改性橡胶再生混凝土力学性能试验[D]. 赵琴.华北水利水电大学 2017
[5]海洋用仿生疏水复合涂层的制备及其减阻性能研究[D]. 徐飞鹏.哈尔滨工业大学 2016
[6]超疏水涂层对混凝土抗冻性及防冰性影响研究[D]. 王宗鹏.哈尔滨工业大学 2015
[7]混凝土用硅烷类防护材料的制备及其对混凝土耐久性影响[D]. 张馨元.青岛理工大学 2014
[8]表面减阻涂层的制备及减阻因素分析[D]. 董红玉.北京化工大学 2013
[9]微纳米结构超疏水表面制备和减阻机理研究[D]. 卢思.清华大学 2012
[10]废旧钢纤维橡胶改性再生混凝土力学性能试验研究[D]. 龙秀海.广东工业大学 2011
本文编号：3239990
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