表面涂层对混凝土污水腐蚀防治的应用及机理研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文表面涂层对混凝土污水腐蚀防治的应用及机理研究ApplicationandMechanismInvestigationsoftheSurfaceCoatingsonthePreventionofConcreteSewageDegradation培养单位：材料科学与工程学院专业：材料工程研究生：方珺校内导师：孔丽娟副教授校外导师：李涛高级工程师二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别

2、加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用

3、影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要污水腐蚀导致混凝土结构失效问题日益严重，所造成的经济损失引起世界范围的广泛关注。污水腐蚀导致建筑物砂浆剥落、骨料外露，缩短了建筑物使用寿命。目前混凝土微生物腐蚀防护措施主要包括混凝土改性、生物灭杀技术、表面涂层措施三大类，其中表面涂层措施在抗污水腐蚀工程中应用最广泛。本研究选取了环氧煤沥青防腐涂层(ECTPC)、水泥基渗透结晶防水涂层(CCCWC)和功能性杀菌剂涂层(

4、CBC)三种典型涂层。对比了三种涂层的耐水、耐酸、抗冲刷基本性能以及污水环境下涂层耐微生物性能和腐蚀前后宏观、微观性能变化；进一步分析了污水腐蚀后有无涂层混凝土试件强度、粗糙度、显微形貌、矿物组成和孔隙结构。基于灰关联分析得到涂层性能对混凝土抗污水腐蚀的关键性影响因素；最后利用图像分析对涂层内部试件S元素渗透规律进行分析。研究结果表明：环氧煤沥青防腐涂层具有良好的耐水、耐酸和耐冲刷性能，浸泡100d酸溶液pH仅为2.64，质量变化率最小，粘结强度≥5.0MPa，耐磨时间为900s。功能性杀菌剂涂层试

5、件浸泡酸溶液pH接近4.0。水泥基渗透结晶防水涂层耐水实验中试件强度最高。无机类涂层平均粘结强度为2.0MPa，耐磨时间仅为20~25s。三种涂层生物膜质量均比无涂层生物膜质量少，尤其是功能性杀菌剂涂层生物膜质量最少。通过定量分析无涂层混凝土表面生物膜细胞量最多，约为1.81%，尤其是活细胞占比约为1.36%，表面涂刷功能性杀菌剂涂层生物膜活死细胞量最少，约为0.59%。污水腐蚀60d后，水泥基渗透结晶防水涂层和功能性杀菌剂涂层质量损失率分别达到8.6%和8.0%，且粗糙度变化大。环氧煤沥青防腐涂层

6、质量损失率和粗糙度变化均最小。腐蚀90d后，水泥基渗透结晶防水涂层几乎检测不到Ca(OH)2晶体的存在，功能性杀菌剂涂层表面搭接紧密，环氧煤沥青防腐涂层出现化学键断裂破坏。污水腐蚀90d后，环氧煤沥青防腐涂层内部混凝土抗压强度与浸泡在清水中混凝土强度一样高，水泥试样Ca(OH)2含量较高，具有致密的低孔隙结构。功能性杀菌剂涂层在混凝土抗污水腐蚀方面也有较好的应用效果，涂刷该涂层混凝土的强度和显微结构仍明显优于无涂层混凝土。水泥基渗透结晶防水涂层是一种很好的防水材料，但不适用于污水中腐蚀环境，经过腐蚀

7、几乎所有的Ca(OH)2晶体与污水中微生物代谢酸性产物发生反应。因此，涂刷水泥基渗透结晶涂层混凝土的强度和孔隙结构仅比无涂层混凝土稍好一些。此外，通过灰关联分析表明涂层耐微生物性能是影响混凝土抗污水腐蚀的最主要因素，其次是涂层耐水性能和抗冲刷性能，而涂层耐酸性能与混凝土抗污水腐蚀影响相关程度最低。通过MATLAB图像分析量化，得到S元素随浓度渗透变化，并划分出腐蚀层和过渡层，其中无涂层试样中S元素含量最高，Ca、Si元素含量最低。对于涂刷涂层内部试样S元素含量均有所降低，Ca、Si元素含量相应增加。

8、综上，环氧煤沥青防腐涂层对混凝土抗污水腐蚀具有最佳的保护作用，其次是功能性杀菌剂涂层，最后是水泥基渗透结晶防水涂层。关键词：污水腐蚀；涂层；混凝土；生物膜；图像分析AbstractThedegradationofconcretestructurecausedbysewageisbecomingmoreandmoreserious,andthefinanciallossresultedfromthisproblemhasattractedworldwideattenti