详情

原文传递基于自相似结构自修复超疏水涂层的制备及混凝土表面性能研究

论文题名：	基于自相似结构自修复超疏水涂层的制备及混凝土表面性能研究
关键词：	混凝土路面;超疏水涂层;自相似结构;表面性能
摘要：	混凝土由于其强度高、造价低等优点在道路、桥梁中被大量使用。然而混凝土是一种表面粗糙多孔、具有高渗透的亲水材料，当混凝土长期受到雨水的侵袭，会造成混凝土开裂、剥落和分层，严重影响混凝土的外观和使用性能。同时，在一些寒冷地区，雨雪天气会让混凝土表面产生结冰，而结冰不仅会影响混凝土的使用功能和使用寿命，还会严重影响混凝土路面的行车安全。因此，本文制备了一种能够通过加热实现自修复的超疏水涂层，将涂层涂覆在混凝土表面能够提高混凝土的耐腐蚀能力、防水能力以及抗凝冰能力。　　本文通过一种制备流程简单、原材料廉价的方法制备出一种能够在加热下实现自修复的超疏水涂层，然后将涂料喷涂于混凝土表面，并研究其对混凝土表面的基本性能、自修复性能以及抗凝冰性能的影响。主要研究内容和结果如下：　　（1）通过将环氧树脂、高分子胶体、纳米二氧化硅进行物理混溶制备得到超疏水涂料，然后利用喷涂法将其喷涂到基底表面待其彻底干燥即制备得到具有自相似结构的自修复超疏水涂层。通过多次实验得到最佳配合比为：当氧树脂含量为2wt%，高分子胶体含量为3wt%，纳米二氧化硅含量为3wt%时，所制备涂层的超疏水性能最好，此时水接触角为157°±1.6°，滚动角为5°±0.4°。　　（2）将所制备的超疏水涂料喷涂到混凝土表面待其干燥后即制备出具有自修复能力的超疏水涂层混凝土试件。其基本性能表明，试件具有良好的自清洁性能、耐紫外线光照性能；混凝土在喷涂超疏水涂层后吸水率和吸水速度明显降低，表明超疏水涂层有较好的防水性；砂纸摩擦实验、砂冲击实验、水冲击实验表明所制备涂层具有较好的机械稳定性；耐腐蚀实验中测试出超疏水涂层混凝土具有良好的耐酸、盐能力，耐碱能力较差；通过摆式仪、手工铺砂法发现所制备的自相似结构自修复超疏水涂层混凝土的抗滑性能相较于普通混凝土有所下降，但是不影响混凝土作为路面时候的行车安全。　　（3）本文所制备的超疏水涂层自修复机理在于涂层为层层自相似结构，当上层被破坏后由于下层与上层为相同的微-纳米粗糙结构层，其次经过加热可以使高分子胶体带动涂层内部的低表面能物质纳米二氧化硅发生迁移，实现一定的修复。经过PH=12的氢氧化钠溶液破坏后涂层失去超疏水能力，通过加热的方式可以恢复其超疏水能力。实验中在经过碱性破坏-加热修复8次循环后试件表面的水接触角仍然能够达到149°；实验中在砂纸摩擦10m后水接触角下降到140°左右，通过加热的方式可以使试件表面的水接触角恢复到147°。　　（4）所制备的自相似结构自修复超疏水涂层混凝土具有良好的耐低温能力；涂层的涂覆能够有效延缓混凝土表面水滴的结冰时间，并且能够有效减少混凝土表面的结冰量；同时涂层的涂覆能够使混凝土表面结冰更易被清除。
作者：	唐超
专业：	交通运输工程
导师：	鲁浈浈
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022