【摘要】：污水腐蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)失效問題日益嚴(yán)重,所造成的經(jīng)濟(jì)損失引起世界范圍的廣泛關(guān)注。污水腐蝕導(dǎo)致建筑物砂漿剝落、骨料外露,縮短了建筑物使用壽命。目前混凝土微生物腐蝕防護(hù)措施主要包括混凝土改性、生物滅殺技術(shù)、表面涂層措施三大類,其中表面涂層措施在抗污水腐蝕工程中應(yīng)用最廣泛。本研究選取了環(huán)氧煤瀝青防腐涂層(ECTPC)、水泥基滲透結(jié)晶防水涂層(CCCWC)和功能性殺菌劑涂層(CBC)三種典型涂層。對(duì)比了三種涂層的耐水、耐酸、抗沖刷基本性能以及污水環(huán)境下涂層耐微生物性能和腐蝕前后宏觀、微觀性能變化;進(jìn)一步分析了污水腐蝕后有無涂層混凝土試件強(qiáng)度、粗糙度、顯微形貌、礦物組成和孔隙結(jié)構(gòu)。基于灰關(guān)聯(lián)分析得到涂層性能對(duì)混凝土抗污水腐蝕的關(guān)鍵性影響因素;最后利用圖像分析對(duì)涂層內(nèi)部試件S元素滲透規(guī)律進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明:環(huán)氧煤瀝青防腐涂層具有良好的耐水、耐酸和耐沖刷性能,浸泡100d酸溶液pH僅為2.64,質(zhì)量變化率最小,粘結(jié)強(qiáng)度≥5.0 MPa,耐磨時(shí)間為900 s。功能性殺菌劑涂層試件浸泡酸溶液pH接近4.0。水泥基滲透結(jié)晶防水涂層耐水實(shí)驗(yàn)中試件強(qiáng)度最高。無機(jī)類涂層平均粘結(jié)強(qiáng)度為2.0 MPa,耐磨時(shí)間僅為20~25 s。三種涂層生物膜質(zhì)量均比無涂層生物膜質(zhì)量少,尤其是功能性殺菌劑涂層生物膜質(zhì)量最少。通過定量分析無涂層混凝土表面生物膜細(xì)胞量最多,約為1.81%,尤其是活細(xì)胞占比約為1.36%,表面涂刷功能性殺菌劑涂層生物膜活死細(xì)胞量最少,約為0.59%。污水腐蝕60d后,水泥基滲透結(jié)晶防水涂層和功能性殺菌劑涂層質(zhì)量損失率分別達(dá)到8.6%和8.0%,且粗糙度變化大。環(huán)氧煤瀝青防腐涂層質(zhì)量損失率和粗糙度變化均最小。腐蝕90d后,水泥基滲透結(jié)晶防水涂層幾乎檢測(cè)不到Ca(OH)_2晶體的存在,功能性殺菌劑涂層表面搭接緊密,環(huán)氧煤瀝青防腐涂層出現(xiàn)化學(xué)鍵斷裂破壞。污水腐蝕90d后,環(huán)氧煤瀝青防腐涂層內(nèi)部混凝土抗壓強(qiáng)度與浸泡在清水中混凝土強(qiáng)度一樣高,水泥試樣Ca(OH)_2含量較高,具有致密的低孔隙結(jié)構(gòu)。功能性殺菌劑涂層在混凝土抗污水腐蝕方面也有較好的應(yīng)用效果,涂刷該涂層混凝土的強(qiáng)度和顯微結(jié)構(gòu)仍明顯優(yōu)于無涂層混凝土。水泥基滲透結(jié)晶防水涂層是一種很好的防水材料,但不適用于污水中腐蝕環(huán)境,經(jīng)過腐蝕幾乎所有的Ca(OH)_2晶體與污水中微生物代謝酸性產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)。因此,涂刷水泥基滲透結(jié)晶涂層混凝土的強(qiáng)度和孔隙結(jié)構(gòu)僅比無涂層混凝土稍好一些。此外,通過灰關(guān)聯(lián)分析表明涂層耐微生物性能是影響混凝土抗污水腐蝕的最主要因素,其次是涂層耐水性能和抗沖刷性能,而涂層耐酸性能與混凝土抗污水腐蝕影響相關(guān)程度最低。通過MATLAB圖像分析量化,得到S元素隨濃度滲透變化,并劃分出腐蝕層和過渡層,其中無涂層試樣中S元素含量最高,Ca、Si元素含量最低。對(duì)于涂刷涂層內(nèi)部試樣S元素含量均有所降低,Ca、Si元素含量相應(yīng)增加。綜上,環(huán)氧煤瀝青防腐涂層對(duì)混凝土抗污水腐蝕具有最佳的保護(hù)作用,其次是功能性殺菌劑涂層,最后是水泥基滲透結(jié)晶防水涂層。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU528
【圖文】：

凝土是目前土木工程中最主要的建筑材料。由于原料豐富，價(jià)格低廉藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，使混凝土用量越來越大，同時(shí)具有優(yōu)良的耐久性在建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)報(bào)道德國(guó)下水道總長(zhǎng)為 600 而混凝土污水管道約為 240 000 km，約為總管道的 42%。包括荷蘭在內(nèi)家混凝土管道約占污水排污管一半以上。然而，混凝土是高度堿性的酸性環(huán)境下易遭到破壞。輕微腐蝕會(huì)在混凝土外墻產(chǎn)生污點(diǎn)、斑塊，。嚴(yán)重的會(huì)改變混凝土的成份、結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致表面砂漿脫落，骨料外露裂、內(nèi)部鋼筋銹蝕，如圖 1-2 所示，縮短了使用壽命，大大降低了建筑能，影響了城市的整體功能，在后期重建和維修過程中增加了經(jīng)濟(jì)投入

上部未充水空間；在好氧條件下，具有充足的水分、氧氣，，H2S 氧化為生物硫酸與混凝土水化產(chǎn)物 Ca(OH)2發(fā)應(yīng)生成解，生成無膠結(jié)性的腐蝕產(chǎn)物。石膏會(huì)與混凝土中的 C3A 礬石體積膨脹，導(dǎo)致混凝土開裂，污水腐蝕性介質(zhì)進(jìn)一步滲強(qiáng)烈腐蝕。生物酸對(duì)混凝土的腐蝕遠(yuǎn)大于化學(xué)純酸。微生物，然后繁殖代謝形成生物膜，膜內(nèi)微生物高度繁殖代謝并向使混凝土受到不同程度腐蝕。Islander[20]等人提出混凝土污的微生物與非微生物復(fù)雜的交互作用過程，涉及多種微生物設(shè)計(jì)可以改變不同腐蝕條件的實(shí)驗(yàn)裝置，模擬了微生物腐相關(guān)研究學(xué)者對(duì)當(dāng)?shù)叵滤苈妨踊瘑栴}進(jìn)行調(diào)查從使用前凝土表面脫落、鋼筋銹蝕，管壁有硫化氫的存在，從微生物酸菌生成硫酸的機(jī)理[21]。

圖 1-4 混凝土微生物腐蝕過程微生物的生命活動(dòng)代謝過程與水位區(qū)域有關(guān)。微生物主代謝過程。在污水水位變動(dòng)區(qū)域氧氣充足，主要是好氧于水下區(qū)域氧氣含量少，主要是厭氧微生物繁殖代謝。微生物代謝產(chǎn)物大有不同，腐蝕機(jī)理也不一樣[23]。生物在代謝過程中以污水中有機(jī)物為營(yíng)養(yǎng)源，并不斷消謝產(chǎn)生有機(jī)酸、無機(jī)酸。其中有機(jī)生物硫酸對(duì)混凝土具著生物硫酸逐步滲入會(huì)與混凝土中堿性水化產(chǎn)物發(fā)生中Al2(SO4)3等物質(zhì)，破壞了 Ca(OH)2晶體結(jié)構(gòu)，使混凝土微生物引起的腐蝕屬于弱酸腐蝕，是由微生物代謝所導(dǎo)見的有硫桿菌屬（Thiobacillus）中的排硫硫桿菌（T.thl菌（T．ferrooxidans）、氧化硫硫桿菌（T．hiooxidans生物對(duì)混凝土腐蝕主要受到硫酸鹽還原菌（SRB）的影響污水中的 S 組份如：SO42-還原成 S2-，釋放能量，使其生2S，H2S 遇到氧氣生成對(duì)混凝土有腐蝕的硫酸。從而使混

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張遠(yuǎn)欣;王建瑞;金玉貴;盧卓;肖進(jìn)偉;;環(huán)氧煤焦瀝青管道防腐涂料應(yīng)用[J];中國(guó)建材科技;2014年02期

2 王乃震;舒亞俐;;城市生活污水處理廠的混凝土微生物腐蝕與設(shè)計(jì)對(duì)策[J];特種結(jié)構(gòu);2014年02期

3 周小敏;王小輝;崔金喜;劉鈞泉;;環(huán)氧煤瀝青涂層在原油積水中的壽命研究[J];腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù);2011年01期

4 朱絨霞;;鋼筋混凝土微生物腐蝕[J];裝備環(huán)境工程;2010年01期

5 余劍英;李旺林;郭殿祥;韓鳳來;;滲透結(jié)晶型防水材料賦予混凝土裂縫自愈合性能的研究[J];中國(guó)建筑防水;2009年08期

6 劉宏芳;黃玲;劉濤;胡裕龍;;硫酸鹽還原菌殺菌劑應(yīng)用現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J];中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào);2009年02期

7 張賀;俞海勇;王瓊;施惠生;楊磊;劉欣;;摻硅粉水泥砂漿耐污水腐蝕性能的研究[J];建筑材料學(xué)報(bào);2008年02期

8 匡亞川;歐進(jìn)萍;;混凝土的滲透結(jié)晶自修復(fù)試驗(yàn)與研究[J];鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2008年01期

9 張小偉;張雄;;混凝土微生物腐蝕的作用機(jī)制和研究方法[J];建筑材料學(xué)報(bào);2006年01期

10 韓靜云,郜志海,張小偉;城市污水對(duì)初沉池混凝土不均衡損傷特性研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2005年07期

本文編號(hào)：2767720