聚脲涂层耐老化腐蚀性能研究

聚脲涂层具有力学性能良好等优点,被广泛应用在基础工程防护领域。本文从耐老化性能和耐腐蚀性能两方面出发,综述了聚脲涂层在老化、腐蚀方面的力学性能研究与工程应用,总结聚脲涂层寿命预测模型研究,为水利工程中聚脲涂层防腐耐老化性能研究与工程实际应用提供技术支持与参考。     

水工混凝土抗冻融涂层材料的研究与应用

西藏地区高频率的冻融循环极易造成水工混凝土的冻融破坏,严重影响工程服役安全。根据水工混凝土冻融破坏机理,研发了具有良好抗渗性和耐老化性能的混凝土抗冻融防护涂层,其可有效阻隔外界水侵入,减少混凝土孔隙含水量,抑制混凝土的冻融破坏过程。该涂层以高强度树脂材料为底涂,能修补混凝土表面缺陷,并提供与面层的良好粘接,面层材料为高耐候聚脲防水涂层。研究发现涂层防护下的混凝土试样抗冻融性能优于F300。     

水工混凝土表面不同防护材料抗渗性能对比试验研究

为提高水工钢筋混凝土结构抗渗性能。根据水工混凝土服役环境的特殊性,设计开展室内混凝土防护材料性能检测试验方法,对比分析水工建设中应用较为广泛的HS943环氧厚浆、施而固、优止水以及永凝液4种防护材料的混凝土抗渗性能。试验表明:(1)HS943环氧厚浆与施而固防护材料涂层防渗效果明显。环氧厚浆材料内部微观结构密实无孔隙,能够阻止水分的渗入,而施而固材料内部微观结构及涂层阻水性则相反;(2)优止水材料成分与施而固相似,但涂层防渗效果较施而固差;(3)永凝液能填充结构内部孔隙但不能阻止水从结构表面进行浸入,涂层抗渗效果一般。     

淡水壳菜对大型输水工程混凝土表面侵蚀及防护措施研究

输水工程混凝土结构服役过程中常遭受生物侵蚀,侵蚀机理研究以及如何防护问题引起关注,侵蚀防护措施中要综合考虑防除效果、环保性、可操作性及成本问题,但可应用实际工程的很少,有关混凝土生物污损问题目前无法有效解决。鉴于华南地区某大型输水工程存在淡水壳菜侵蚀的问题,研究了淡水壳菜对混凝土面的侵蚀作用,对比分析了多种涂料涂覆方法的效果,确定了工程处理措施。研究表明,淡水壳菜形成的污损体系共同对混凝土表面产生侵蚀破坏,淡水壳菜通过生命活动,分泌有机酸对混凝土中的Ca(OH)_2和C-S-H凝胶进行腐蚀;通过呼吸产生CO_2使混凝土碳化,导致混凝土芯样的pH值下降。结合已建工程特点,采用混凝土面布设涂层的措施进行防护,现场涂覆试验和挂板试验,结果表明:BX涂料具有很好的防护效果。     

单组份聚脲涂层材料耐紫外性能研究

在高海拔地区，普通高分子类水工混凝土表面防护涂层材料由于受到强烈紫外辐射，易出现变色、粉化、龟裂等现象，服役寿命明显缩短。选取一种综合性能较好的单组份聚脲材料，通过设计紫外辐射-冷凝加速老化室内模拟试验，开展了聚脲材料的拉伸性能、聚脲/砂浆体系的粘接性能测试，并利用扫描电镜SEM、红外光谱等手段分析了涂层的微观形貌和结构变化。结果表明：紫外辐射-冷凝老化过程中，聚脲材料中高分子发生分解导致涂层表面产生粉化，表面的N-H、C-H、-OH化学键发生变化，粘接强度、拉伸强度、断裂伸长率与老化时间呈指数相关。研究成果可为提高聚脲涂层耐紫外性能、更准确地预测聚脲类水工混凝土防护涂层的使用寿命提供一定的理论依据。     

过水混凝土面生物侵蚀防护涂料性能研究

以广东省某大型输水工程为例,基于工程与资料调研,选取4种代表性的防护材料,通过接触角、表面能、吸水率、显微硬度和耐酸性等材料性能室内试验,结合防护材料涂覆前后输水建筑物过水混凝土面生物附着量和附着强度现场试验,并建立技术性能量化评价方法,综合分析评价了防护材料的生物侵蚀防护效果。结果表明:以环氧树脂底漆、氟碳树脂为面漆的BIOX涂料表面接触角较大、表面能较低、吸水率较低,有机酸侵蚀质量损失较小,防生物附着性能表现优异,12个月龄期涂覆于现场的涂层表面完好无损,比其他涂料具有明显的性能优势;利用防护材料技术性能量化评价可知,BIOX涂料的防生物侵蚀性能综合得分最高,表现最佳,是输水建筑物过水混凝土面生物侵蚀防护涂料的首选。     

水工建筑物混凝土新型防护材料研究与应用

水工建筑物由于经常受到水压、水流冲刷、冻融或干湿循环等作用,容易出现渗漏、老化、溶蚀破坏及腐蚀等问题,缩短了建筑物的服务寿命。以聚氨酯和聚脲为基体,通过聚合反应或物理添加的方式,开发出新型含氟聚氨酯和氟改性聚天冬氨酸酯聚脲两种防渗抗裂涂层材料;通过三氟氯乙烯与不同的乙烯基醚和乙烯基酯的共聚制得了绿色环保的水性氟碳树脂涂料;以聚脲和乙烯基酯树脂为基体,通过与纳米或微米级无机粒子复合的方式,研发了抗冲磨材料。上述一系列防渗抗裂、抗老化、抗冲磨新型防护涂层材料,已成功应用于丹江口大坝加高工程混凝土表面防护、三峡船闸闸墙混凝土抗冲撞等工程,经现场测试及较长时间的服役考验,效果良好。研究成果可为水工防护材料的开发和性能提升优化研究提供重要依据。     

富春江水电站溢流面混凝土 抗冲磨防护试验

针对富春江水电站溢流面的运行条件,采用SK抗冲磨刮涂聚脲和SK高韧性环氧耐磨防护涂层对其抗冲磨性能进行了室内试验研究,并在现场选择1#～4#孔进行了溢流面混凝土表面抗冲磨防护试验,经历了多次泄洪的考验。实践证明,这两种柔性抗冲磨防渗涂料具有抗冲耐磨、抗紫外线能力强、能适应在潮湿环境下施工以及施工简单的特点,对溢流面混凝土的抗冲磨防护效果很好。     

水电站厂房组合框架结构静动态服役性态分析研究进展

为准确、高效地评估高发频率、高烈变地震区水电站厂房钢-混框架结构静动力服役性态特征,结合模型试验、数值分析、方法评估等研究成果,重点进行了钢管组合柱复合服役性能试验研究与机理分析、钢-混凝土组合楼板服役性能试验与理论分析、钢-混凝土组合节点服役性能与安全承载分析试验研究与机理分析、钢-混凝土组合框架结构静动态服役性能研究、钢-混凝土组合框架结构抗冲击服役性能研究、大型组合框架结构服役性能优化分析。对水电站厂房框架结构服役性态研究方法,以及水电站厂房钢筋混凝土结构、水电站厂房钢-混凝土框架结构服役性态方面的研究进展进行了归纳,总结出钢-混凝土组合结构在水电站厂房框架结构中的发展与工程运用中存在的问题及需要推进的研究工作,旨在进行水电站厂房结构服役性能提升与安全保障技术研究。     

SK单组分聚脲在水利水电工程中的应用进展

针对水工建筑物混凝土裂缝渗漏、碳化、冻融剥蚀、钢筋锈蚀等劣化问题,通过SK单组分聚脲性能研究,在以往大面积防渗和耐久性防护工程应用基础上,结合不同工程领域和技术特点,对SK单组分聚脲技术进行工程应用研究。结果表明:(1)SK单组分聚脲作为一种综合性能优异、耐磨损、耐冲刷、施工简单方便的新型高分子环保型防护涂层材料,适用于处理面板伸缩缝和接缝防渗、泄洪建筑物抗冲磨防护、混凝土结构耐久性防护、混凝土裂缝防渗封闭等问题;(2)由于该材料具有良好的低温柔性且耐候性强,能够适用于我国北方寒冷地区水工建筑物混凝土修补防护处理工程;(3)SK单组分聚脲技术应用在输水工程中,可有效降低过水建筑物表面糙率,大幅度提高工程运行效益。     

聚脲复合涂料体系的设计与耐候性研究

针对西部地区紫外辐射强、日温差大这类严苛的水工建筑材料服役环境,选用粘接性能良好的环氧材料作为底层涂料,设计出聚脲复合涂料体系,该涂料体系有效提升了耐候性聚脲复合涂层材料的粘接性能,增强了水工混凝土防护修补材料体系的整体性能,延长其使用寿命。该聚脲复合涂料体系的抗冻性能、防水抗渗能力和耐候性良好,外表美观,符合西部高寒地区水工防护修补材料的基本性能要求。     

有机涂层对纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料耐久性的影响

为研究有机涂层对水泥基复合材料耐久性的影响,采用成膜型的氯化橡胶涂料和聚氨酯涂料以及渗透型的有机硅烷浸渍剂对纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料进行不同的表面防护处理,并对防护后的试件进行加速碳化、氯离子渗透和抗渗性能研究。试验结果表明:经过氯化橡胶、聚氨酯和硅烷涂层防护后,水泥基复合材料的28 d加速碳化深度较未经防护时分别降低了约61%、65%和17%,抗碳化性能有所提高,成膜型涂层的抗碳化效果较为显著。防护后材料非稳态氯离子扩散系数分别降低了约37%、44%和42%,抗氯离子渗透性能均有所增强。在进行毛细吸水试验时,经渗透型硅烷防护的试件渗水高度降低了约73%,经成膜型氯化橡胶和聚氨酯防护试件渗水高度分别降低了约15%和51%,渗透型硅烷防护效果较好。在进行静水压力为1.2 MPa的抗渗性能试验时,硅烷防护试件渗水高度降低了约31%,氯化橡胶和聚氨酯防护试件渗水高度分别降低了约39%和49%,成膜型聚氨酯涂层防护效果较好。当增加防护次数时,有机涂层防护效果均有所提升。     

基于全寿命周期成本理论的水工结构维修加固决策模型

鉴于补强修复和除险加固作为水工结构领域中一项重要工作和长期任务,对保障工程服役安全、发挥工程效益、延长工程服役周期等具有极其重要的意义,在保证结构安全可靠的前提下,考虑结构性能的劣化特性,从优化工程全寿命周期成本的目标出发,引入全寿命周期成本理论,研究水工结构维修加固成本计算与决策模型及其算法,并应用于某水工结构工程中,优化制定其全寿命周期内具体维修方案。研究结果表明,文中所述模型可为制定水工结构工程在全寿命周期内的维修加固策略提供一定的科学依据。     

新型水工混凝土表面防护涂层抗冻融性能研究

西部高寒地区地理位置独特,水文地质气候条件复杂,自然环境恶劣,造成该区域内水利工程混凝土材料易发生冻融劣化破坏。对此,选取课题组已研发的3种新型水工混凝土表面防护涂层材料(耐候型环氧涂层、不饱和聚酯树脂和聚脲涂层体系),进行室内加速冻融试验。试验结果表明,以环氧胶泥为底漆,聚脲材料为面漆的水工混凝土表面防护涂层的抗冻性能最优。随后在西藏地区水利水电工程进行了现场生产性试验,通过观测发现,新型聚脲材料起到了很好的抗冻防护效果。该材料有望应用于西部高寒地区水工建筑物的表面防护,提高水利水电工程建筑物的耐久性。     

水工混凝土环氧防护材料环境适应性试验研究

在总结环氧防护材料在水工混凝土防护工程中应用进展的基础上,针对水利水电工程应用环境条件,进行了模拟水工环境条件下环氧防护涂层材料适应性试验研究。YEC环氧防护涂层的系列试验测试结果以及不同工程情况的应用实例表明,该系列试验能够检测材料在水工环境下的适应性,为水工混凝土防护材料的选择提供可参考的试验手段。     

高韧性环氧防护涂层低温抗裂性能试验及应用研究

在环氧树脂低温增韧研究的基础上,开发了YEC高韧性环氧防护涂层材料。对新型材料进行300次冻融循环试验,检测了材料的耐低温抗裂性能,材料与混凝土的粘结强度大于3 MPa;通过20次-40~60℃低温循环试验,测试了材料的断裂韧性,材料在低温下不开裂或脱空。将新型材料应用于吉林台一级水电站大坝面板防护,试验结果表明该涂层材料适合于寒冷地区的混凝土表面封闭处理及薄层防护工程。     

不同防护涂层对泵站混凝土防碳化性能影响研究

泵站一般在室外运行，由于混凝土结构常年面临碳化、碱骨料反应、高速水流冲刷等因素交叉叠加破坏，泵站中闸墩混凝土有不同程度损坏、漏筋、碳化的现象，导致混凝土强度降低，从而造成了结构上的安全隐患，因此针对泵站重要混凝土结构部位采用性能优异的材料进行防护尤为重要。以江苏省淮阴抽水站为例，使用有机涂层(环氧树脂类、单/双组分聚脲)、硅烷/硅氧烷类渗透型涂层、孔隙封闭型涂层(渗透结晶型涂料)3种不同类别4种涂料在站下工作桥桥拱圈内垂直面进行混凝土防碳化处理，记录并分析了3 a内检测数据。结果表明：聚脲涂料防护效果最佳，渗透结晶型涂料在前24个月内防碳化效果显著。相关成果可供类似工程防护参考。     

多因素协同作用下混凝土坝性能退化机理研究进展

针对混凝土坝服役期间长期受到荷载与环境多因素的协同作用,导致其筑坝材料出现不同程度的老化、结构性能退化等问题,对多因素协同作用下混凝土坝性能退化问题的研究进行归纳总结。由于环境与荷载等因素是通过驱动材料性能演化来影响大坝服役性能的,故主要从荷载效应和结构抗力角度综述了混凝土坝系统性能退化机理,着重阐述了多因素作用下大坝结构与材料退化研究的现状和不足,并指出混凝土坝结构服役性能机理研究亟待解决的几个科学问题。     

绢云母/环氧树脂复合涂层耐磨性能及其增强机理研究

为提升对混凝土结构的防护能力，该文研究制备了一种绢云母/环氧树脂复合涂层，通过抛磨法对其耐磨性能进行了表征测试，并在此基础上通过微观分析研究了其增强机理。实验结果表明绢云母的加入会增强环氧涂层的防水性能和耐磨性，降低其导热性，其对环氧树脂的作用为物理作用。复合涂层的耐磨性能先增强后减弱，当掺量为9%时，复合涂层的接触角为82.1°,抛磨后的最大吸水率为1.03%,绢云母/环氧树脂复合涂层的防水性能和耐磨性能最佳。当掺量超过9%时，绢云母片的加入会对复合涂层的耐磨性能产生负面影响。     

铈铝（Ce—Al）复合涂层在桃浦河泵闸金属结构防腐处理中的应用

通过介绍铈铝(Ce-Al)复合涂层在桃浦河泵闸工程中的实际应用及其特性,比较说明Ce-Al复合涂层具有良好的防护性能,是较好的钢结构长效防腐措施。