海洋环境下重大工程设计使用寿命长,而混凝土性脆易裂,腐蚀条件下耐久性难以保证。使用期内的合理维护与修复对于大型海洋工程的寿命与安全意义重大。本项目首次利用高模量聚乙烯醇纤维与硅烷防水剂复合增强,并利用粉煤灰等超细掺料优化配制具有高韧性和高抗渗性的海洋混凝土结构包裹防护材料。通过实验室和海洋暴露试验,借助微观及中子放射成像技术等手段,研究了包裹防护材料的力学性能、碳化、抗Cl-渗透、孔结构、裂隙分布与水分迁移规律等。结果表明经过合理的骨料级配,砂子最大粒径可由110μm 增至1.18mm,粉煤灰掺量占胶凝材料总量的50%-60%,根据裂缝宽度与直拉应变的函数关系、基于抗渗性能的防水剂适宜掺量等要求,可以制备高性能水泥基防护材料,并满足海洋环境下修复结构的抗腐蚀寿命要求。通过叠合构件、Z型试件等研究了修复结构界面的抗弯、抗剪性能,修复构件及结构体系在荷载及不同海洋环境作用耦合下的性能演变规律,探求了界面强化机理。发明专利-便携式直拉应力腐蚀仪和逆向分析软件有助于该材料及防护技术的实际应用。除海洋环境外,该材料及修复技术可用于其他侵蚀环境下的结构防护或快速修复,有利于节能减排与可持续发展。
英文主题词Polyvinyl alcohol(PVA)fiber; cement-based composites;marine environment;silane water repellent;Multifactor coupling