【二氧化硅氟聚合物在砂巖保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)探究10000字（論文）】

圖21所示。材料來(lái)源為課題組之前的研究中所制備。二氧化硅/氟聚合物材料為白色固體粉末，是一種無(wú)色透明的二氧化硅/含氟二嵌段雜化材料，其具有表面自由能低，熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。圖21二氧化硅/氟聚合物材料的結(jié)構(gòu)式2.2砂巖的制備和實(shí)驗(yàn)方案2.2.1砂巖樣品的制備砂巖樣品制備的原材料取自彬縣大佛寺石窟（唐代）巖石，大佛寺砂巖不僅具有很好的透水性，也具有滲水性，平均密度2.29g/cm3。水及可溶鹽的作用使得石窟表面大面積砂化及剝落。原材料取自同一處巖石，性質(zhì)完全相同。將砂巖原材料用切割機(jī)切割成約5×5×2cm3的樣塊用于實(shí)驗(yàn)。2×2×1cm3用于毛細(xì)吸收、水吸收、水蒸氣滲透和耐鹽實(shí)驗(yàn)，直徑為4.2×0.8cm2的圓形砂巖樣塊用于水蒸氣滲透試驗(yàn)。用砂紙將其表面磨平，水沖洗表面，于110℃烘干24h，并在自然條件下放置至恒重，備好的樣品如圖2-2所示。樣品編號(hào)，稱(chēng)量保護(hù)前的原始質(zhì)量m0。圖2-2砂巖樣品圖2.2.2實(shí)驗(yàn)方案砂巖樣品在使用前用去離子水沖洗并在真空中干燥至恒重。將砂巖樣品浸入3%wt二氧化硅/氟聚合物材料的THF溶液中，然后在室溫環(huán)境（50-55%RH）下干燥72小時(shí)至恒重。將未經(jīng)處理和處理后的砂巖樣品放入可編程恒溫恒濕箱中進(jìn)行水熱老化循環(huán)實(shí)驗(yàn)。然后，測(cè)量未處理和處理過(guò)的砂巖樣品的毛細(xì)管吸水率、吸水率和水蒸氣滲透率，以評(píng)價(jià)防護(hù)涂層材料的防護(hù)效果。水熱老化實(shí)驗(yàn)流程圖如圖2-1所示。圖2-2水熱老化實(shí)驗(yàn)流程示意圖2.3評(píng)估方法2.3.1毛細(xì)吸水性在容器中注入高度約0.5cm的去離子水，將約1cm厚的濾紙放在水中形成濾紙墊。用游標(biāo)卡尺測(cè)量砂巖樣塊與濾紙墊接觸面的長(zhǎng)度和寬度，稱(chēng)量原始質(zhì)量，再將樣塊置于濾紙墊上。間隔10min，20min，30min，1h，2h，4h，8h，24h，48h，72h，96h……取出樣塊用濾紙輕輕吸除表面多余水分，稱(chēng)重并記錄。以單位接觸面積的吸水量A（g/cm2）為縱坐標(biāo)，以時(shí)間的平方根t1/2（s1/2）為橫坐標(biāo)，作圖得毛細(xì)吸收曲線。2.3.2吸水率記錄干燥樣塊原始質(zhì)量m1，浸泡在去離子水中24h后用濾紙吸干表面多余水分的質(zhì)量m2，吸水率計(jì)算如下：2.3.3水蒸氣滲透性將4.0×0.8cm2的圓形砂巖樣品以毛細(xì)吸收的方式用二氧化硅/氟聚合物進(jìn)行保護(hù)。將經(jīng)過(guò)保護(hù)后的砂巖樣品放入盛有約40ml水的50ml的燒杯中，然后再用橡皮泥和蠟密封。然后將燒杯放入有一定真空度（-0.09MPa）的密閉的干燥器內(nèi)進(jìn)行水蒸氣滲透試驗(yàn)，測(cè)量燒杯中的水在1h、2h、4h、8h、24h、48h、72、96h……通過(guò)砂巖樣品單位面積的水量。2.4本章小結(jié)本章節(jié)中制備了砂巖樣品，然后將砂巖樣品浸入3%wt二氧化硅/氟聚合物材料的THF溶液中，獲得經(jīng)過(guò)保護(hù)處理的砂巖樣品進(jìn)行水熱老化實(shí)驗(yàn)，評(píng)估保護(hù)材料在水熱老化條件下的保護(hù)效果。并通過(guò)測(cè)量樣品的毛細(xì)吸水率，吸水率和透氣性來(lái)評(píng)估保護(hù)效果。

第三章保護(hù)效果的評(píng)估3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備本節(jié)中所用的儀器如表3-1中所示。表3SEQ表\*ARABIC\s11主要的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備名稱(chēng)設(shè)備來(lái)源可編程式恒溫恒濕試驗(yàn)機(jī)東莞宏展儀器有限公司FA2004型電子天平上海良平儀器儀表有限公司3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.2.1毛細(xì)吸水率毛細(xì)管吸水率反映了未經(jīng)處理和處理過(guò)的砂巖表面的長(zhǎng)期抗水性。未經(jīng)處理和處理過(guò)的砂巖隨時(shí)間變化的毛管吸水率如圖3-1所示。可以觀察到，未經(jīng)處理的砂巖迅速吸收了大量的水。經(jīng)二氧化硅/氟聚合物處理過(guò)的砂巖吸水量立即減少。由圖3-1曲線計(jì)算得到的毛管吸水系數(shù)(CA)和防護(hù)效率(EP)值見(jiàn)表3-1。從表中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)二氧化硅/氟聚合物處理過(guò)的砂巖的毛管吸水系數(shù)明顯減少。二氧化硅/氟聚合物的保護(hù)效率值非常高（99.1%）。圖3-1二氧化硅/氟聚合物保護(hù)砂巖的毛細(xì)吸水率。表3-2.毛細(xì)管吸水率和完全浸泡試驗(yàn)的吸水率結(jié)果樣品CA(g/cm2.t1/2)EP(%)CI(%)未保護(hù)樣品1.82(±0.01)x10-46.03保護(hù)過(guò)的樣品0.05(±0.001)x10-499.10.603.2.2吸水率表3-3顯示，經(jīng)過(guò)處理的砂巖樣塊的吸水率下降，其吸水率相比空白下降了90%。綜合毛細(xì)吸水和吸水率結(jié)果，可以看出經(jīng)過(guò)保護(hù)處理的樣塊比空白樣的耐水性能有大幅提高。表3-3.吸水率結(jié)果樣品吸水率未保護(hù)樣品6.02保護(hù)過(guò)的樣品0.603.2.3水蒸氣滲透性經(jīng)處理和未經(jīng)處理的砂巖的水汽滲透率（P）和滲透率降低（RP）見(jiàn)表3-4。可以觀察到用二氧化硅/氟聚合物處理的砂巖的水汽滲透率降低了。滲透率降低約為14.8%。這一結(jié)果表明二氧化硅/氟聚合物對(duì)砂巖的滲透性影響較小，適合用作保護(hù)涂層。表3-4.水蒸氣滲透性結(jié)果樣品P(g/m2.24h)RP(%)未處理樣品313.4±2保護(hù)過(guò)的樣品267.0±214.83.3本章小結(jié)本節(jié)中，使用二氧化硅/氟聚合物對(duì)砂巖樣品進(jìn)行保護(hù)處理，評(píng)價(jià)了樣品在水熱老化后，空白和保護(hù)過(guò)的樣品的毛細(xì)吸水作用、吸水性和水蒸氣透過(guò)性。具體結(jié)果總結(jié)如下：（1）二氧化硅/氟聚合物處理過(guò)的砂巖的毛管吸水系數(shù)明顯降低。具有低的毛細(xì)吸水系數(shù)和高的防護(hù)效率（97.25%）。用二氧化硅/氟聚合物處理過(guò)的砂巖的滲水能力降低。（2）用二氧化硅/氟聚合物過(guò)的砂巖的水汽滲透率降低，但降低幅度不大。研究結(jié)果表明，二氧化硅/氟聚合物能明顯降低砂巖的毛細(xì)管吸水率，但對(duì)其水汽滲透率影響較小。二氧化硅/氟聚合物可用作保護(hù)涂層材料，適用于砂巖上的保護(hù)。

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