论文部分内容阅读
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（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≥5.0 MPa,耐磨时间为900 s。功能性杀菌剂涂层试件浸泡酸溶液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2.0 MPa,耐磨时间仅为2025 s。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。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。