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原文传递公路混凝土桥梁防腐工艺研究及应用

论文题名：	公路混凝土桥梁防腐工艺研究及应用
关键词：	公路混凝土桥梁;防腐涂料;施工工艺;防腐性能;耐候性能
摘要：	混凝土结构被大量应用于公路桥梁中，但是由于对混凝土结构耐久性问题认识的不足，规范规程的不完善和相对滞后等原因，高速公路桥梁混凝土结构腐蚀的问题日益突出，其导致的经济损失平均占到国民经济总产值的2%~4%。甘肃省气候地质条件复杂，盐渍土、冻融循环、干湿循环等条件耦合累加效应突出，造成混凝土腐蚀破坏形势严峻，本论文调研并检测了甘肃省内河西地区，陇东黄土地区及天水地区不同桥梁的腐蚀现状，发现在Cl-、SO42-、复合盐干湿循环等条件作用下，混凝土腐蚀严重。　　本研究通过对环氧防腐涂料、有机硅防腐涂料及聚脲防腐涂料涂覆的混凝土试件的防腐涂层厚度、吸水率、接触角、抗氯离子渗透性、抗盐冻性、抗硫酸盐侵蚀性、中性盐雾老化试验（NSS）、电化学试验（Tafel）等性能进行测试，对比不同防腐涂料的防腐性能。通过扫描电镜（SEM）对防腐涂层的微观形貌进行表征，利用差热-热重分析仪(DTG)对不同防腐涂层的热稳定性进行分析。研究结果表明，有机硅防腐涂料在混凝土试件中的渗透深度最大，达到9.08mm，环氧防腐涂料的干膜厚度最大，为659μm；通过192d的吸水率试验，环氧防腐涂层和有机硅防腐涂层的吸水率较低，分别为1.01%和1.44%；有机硅防腐涂层与水的接触角最大，为86.28°；环氧防腐涂层的抗氯离子渗透能力最强，6h电通量为120C，通过扫描电镜（SEM）观察，环氧防腐涂层最为致密；经过150d硫酸盐腐蚀试验，有机硅防腐涂料试件的抗压强度最大，下降率仅为2.30%，无涂层试件的抗压强度下降率为34.73%；抗盐冻试验中，聚脲涂层效果最好，经过168次单边盐冻试验后，质量损失超过1500g/m2；热重分析结果表明，环氧防腐涂料的耐热性较差，5%质量损失率的温度为140.26℃，600℃温度下，环氧防腐涂层、有机硅防腐涂层和聚脲防腐涂层的质量损失率分别为95.79%、95.60%和73.71%，聚脲树脂具有良好的耐热性能；通过电化学工作站测试塔尔菲曲线（Tafel）研究不同防腐涂层的防腐性能，结果表明三种防腐涂料均具有良好的防腐效果，环氧树脂的防腐效果最好，腐蚀电位（Ecorr）为-0.492V，腐蚀电流密度（Jcorr）为1.59×10-7A/cm2，腐蚀速率（Vcorr）为1.80×10-3mm/year和极化电阻（Rp）为1.05×104Ω；经过1500h的中性盐雾老化试验，环氧防腐涂层和聚脲防腐涂层均出现气泡，有机硅涂层表面平整无气泡，说明有机硅防腐涂料具有更好的耐盐性。　　根据试验结果，结合甘肃不同区域的环境气候特征，提出了甘肃省不同区域公路混凝土桥梁防腐施工工艺的建议方案：对于河西氯盐硫酸盐腐蚀地区，建议采用环氧涂料和有机硅防腐涂料；对于陇中陇东黄土区域，冻融较严重，建议采用环氧涂料和聚脲防腐涂料；对于天水、陇南除冰盐冻融环境，建议采用环氧涂料和聚脲防腐涂料。　　本研究成果在G30门家河、花石山沟和谢家河大桥的养护维修工程中进行了应用，并对门家河大桥进行长期性能观测。观察发现未涂装区域，混凝土持续发生碳化反应，碳化深度从3mm增加到5.6mm，涂装区域碳化深度基本保持不变，说明防腐涂装对混凝土桥梁起到了良好的保护作用。
作者：	魏小龙
专业：	化学工程与技术
导师：	常彦龙;魏定邦
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州大学
学位年度：	2022