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发展绿色功能化建筑材料是建筑行业未来发展方向,地下与沿海建筑结构内部抗渗、除湿和防腐蚀一直是土木工程领域的技术难题,随着建筑空间使用性能优化和多功能需求提升,对地下建筑结构内湿度控制的要求逐步提升。含盐等腐蚀介质的水汽分子渗透在混凝土毛细孔道内,长期作用下,侵蚀着钢筋和混凝土组分,造成钢筋锈蚀和混凝土腐蚀剥落,结构耐久性下降,劣化内部空间使用性能,甚至导致结构失效。本论文研发了用于长期受潮地下构筑物的建筑材料和能够有效降低结构湿度和腐蚀介质含量的技术,创新性地开发了导电砂浆的除湿性能并建立湿敏性,对导电材料的绿色发展和建筑结构的智能化具有重要的理论和应用价值。
本文以多种聚合物乳液、导电CF、导电CB、硅灰、水泥及外加剂为原材料,制备了性能优良的导电聚合物水泥基材料。在优化其导电、力学、韧性及防水性能等基本性能基础上,重点探究了不同材料组分对材料除湿防腐性能的影响,并进一步探究了作用机理,最后利用有限元软件对试件不同状态下的温度和湿度场进行了模拟论证,主要研究内容如下:
研究了多种聚合物乳液及导电填料对导电净浆及砂浆性能的影响,主要指标为流动度、电阻率、折压比及吸水率。首先通过单因素试验从四种聚合物乳液中选定了性能优良的聚合物H和聚合物 R;其次,通过二次正交试验将两种聚合物乳液复掺,确定了满足导电净浆各性能要求的最佳配比,为1.2%导电填料含量(导电CB对导电CF代替率50%)和15%聚合物乳液含量(聚合物R对聚合物H代替率34%);最后,在净浆研究结论基础上研究了各组分对导电砂浆性能的影响,并通过 SEM、XRD 和比表面积分析等微观测试手段分析了导电材料及聚合物乳液对导电复合材料性能的影响机理。
在制备完成导电聚合物水泥基材料的基础上,研究了试件的除湿防腐性能,包括结构表面电热除湿性能、试件分别在浸水和浸氯盐条件下的电渗除湿性能、试件在浸氯盐后的电渗除氯性能及试件在电热电渗综合作用下的除湿和除氯性能。试验将不同配比的导电聚合物砂浆试件与普通砂浆试件做了对照,关注了除湿过程中的温度、电阻率和湿度变化,并且建立了导电聚合物砂浆湿度与电阻变化率间的湿敏性关系。在电热电渗综合作用下,试件在60v直流电压下电渗180min后,灰砂比1:3的砂浆终点相对湿度降至56.1%,较对照组降低33.6%,砂浆阴极最高相对除氯度24.02%,较对照组提高113%。
本文通过ABAQUS和COMSOL Multiphysics软件分别模拟了导电聚合物砂浆在干燥状态下的通电生热能力和在湿状态下的电渗后湿度场分布,并与试验结果进行了对比分析,误差均在5%以内。
本文以多种聚合物乳液、导电CF、导电CB、硅灰、水泥及外加剂为原材料,制备了性能优良的导电聚合物水泥基材料。在优化其导电、力学、韧性及防水性能等基本性能基础上,重点探究了不同材料组分对材料除湿防腐性能的影响,并进一步探究了作用机理,最后利用有限元软件对试件不同状态下的温度和湿度场进行了模拟论证,主要研究内容如下:
研究了多种聚合物乳液及导电填料对导电净浆及砂浆性能的影响,主要指标为流动度、电阻率、折压比及吸水率。首先通过单因素试验从四种聚合物乳液中选定了性能优良的聚合物H和聚合物 R;其次,通过二次正交试验将两种聚合物乳液复掺,确定了满足导电净浆各性能要求的最佳配比,为1.2%导电填料含量(导电CB对导电CF代替率50%)和15%聚合物乳液含量(聚合物R对聚合物H代替率34%);最后,在净浆研究结论基础上研究了各组分对导电砂浆性能的影响,并通过 SEM、XRD 和比表面积分析等微观测试手段分析了导电材料及聚合物乳液对导电复合材料性能的影响机理。
在制备完成导电聚合物水泥基材料的基础上,研究了试件的除湿防腐性能,包括结构表面电热除湿性能、试件分别在浸水和浸氯盐条件下的电渗除湿性能、试件在浸氯盐后的电渗除氯性能及试件在电热电渗综合作用下的除湿和除氯性能。试验将不同配比的导电聚合物砂浆试件与普通砂浆试件做了对照,关注了除湿过程中的温度、电阻率和湿度变化,并且建立了导电聚合物砂浆湿度与电阻变化率间的湿敏性关系。在电热电渗综合作用下,试件在60v直流电压下电渗180min后,灰砂比1:3的砂浆终点相对湿度降至56.1%,较对照组降低33.6%,砂浆阴极最高相对除氯度24.02%,较对照组提高113%。
本文通过ABAQUS和COMSOL Multiphysics软件分别模拟了导电聚合物砂浆在干燥状态下的通电生热能力和在湿状态下的电渗后湿度场分布,并与试验结果进行了对比分析,误差均在5%以内。