發(fā)布時間：2020-11-21 04:56

　　 夯土古建筑作為人類歷史文明中重要的一部分,具有非常高的科學、歷史和文化價值。夯土建筑屬于生土建筑的一種,由于夯土沒有經過焙燒,耐候性差是夯土建筑最大的弱點。目前的中國,福建土樓是僅有的仍然可以發(fā)揮使用功能的夯土民居建筑。然而,由于福建省地處中國東南部地區(qū),氣候類型是亞熱帶季風氣候,雨水較多,長期的風驅雨侵蝕已經嚴重降低了土樓結構的適用性和安全性。所以,研究與制備性能優(yōu)異的表層防水材料對土樓保護具有重要意義。自然環(huán)境中,荷葉是一個典型的擁有自清潔能力的超疏水表面。本文結合仿生學、材料學以及土木工程學的實驗方法,采用溶膠-凝膠法制備適合土樓夯土墻體的表層防水材料。有機-無機雜化材料是在納米尺度下將兩種特點材料有效結合的新型材料。通過將不同特點有機無機材料結合利用,從而制備出工程所需特點的復合材料,是當今研究的熱點。本文結合當前的研究成果,將性能優(yōu)異的雜化材料用到土樓的保護工作當中。本文首先對福建土樓進行實地調研考察,對土樓的結構特點、建造工藝和風雨侵蝕現(xiàn)象做出簡要的分析概括,從福建土樓當?shù)匾褟U棄的非世遺土樓中取土塊進行基本物理性能測試,完成夯土試樣的制備和養(yǎng)護。之后,進行雜化材料的選取,得出合適的雜化材料。研究溶膠-凝膠法制備有機-無機雜化材料的影響因素,確定反應條件。然后通過前期實驗確定所選材料的配比范圍,最終得到本次實驗所需溶膠。最后,將制備好的溶膠刷涂于試樣表面,采用ATR-FTIR、掃描電鏡分析探究涂層的疏水機理,采用表面色差分析測試施加涂層前后試塊表面的顏色變化,通過接觸角試驗、卡斯滕管滲透吸水試驗以及吉隆法滴水侵蝕試驗分別測試涂層耐水性的三個方面:濕潤性、吸水性以及耐侵蝕性,通過水蒸氣穿透試驗測試施加涂層前后試塊表面的透氣性能,涂層的耐久性則根據(jù)人工老化試驗進行判定。本文主要得到以下結論:(1)采用PTES、二氧化硅納米顆粒制備的雜化材料有效提高了土樓夯土表面的耐水性。(2)涂層的耐水效果主要由PTES、二氧化硅納米顆粒含量決定,當PTES含量超過0.008g/ml、二氧化硅納米顆粒含量超過0.01g/ml時,涂層具有超疏水性,此時涂層不僅大幅度提高了夯土墻體的耐水性,同時賦予了夯土墻體一定的自清潔能力。(3)涂層的顏色變化主要受二氧化硅納米顆粒含量決定,當二氧化硅納米顆粒含量超過0.012g/ml時,顏色變化將超過人眼對顏色變化感知的閾值。(4)涂層對夯土本身的透氣性能沒有任何影響。
【學位單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU-87;TU241.5
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 生土結構研究
        1.2.2 土遺址保護研究
        1.2.3 福建土樓保護研究
        1.2.4 表面涂層研究
    1.3 研究存在的問題
    1.4 擬采取的解決方法
    1.5 本文主要研究內容和技術路線圖
第2章 土樓實地調研及土樣制備
    2.1 引言
    2.2 土樓的實地調查和分析
        2.2.1 福建土樓的特點及建造工藝
        2.2.2 夯土墻的風雨侵蝕現(xiàn)象及規(guī)律
    2.3土的基本物理性能實驗
        2.3.1 土的含水率實驗
        2.3.2 土的顆粒分析實驗
        2.3.3 土的界限含水率實驗
        2.3.4 土的擊實實驗
    2.4 重塑土樣的制備
    2.5 本章小結
第3章 疏水涂層和有機?無機雜化材料的研究
    3.1 引言
    3.2 土體防護的研究現(xiàn)狀
        3.2.1 生土建筑水穩(wěn)定性探究
    3.3 有機無機?雜化材料
        3.3.1 有機?無機雜化材料的分類
        3.3.2 有機?無機雜化材料的選取
    3.4 雜化材料的配比與測試
    3.5 本章小結
第4章 有機?無機雜化涂層的制備
    4.1 引言
    4.2 實驗室的建設
    4.3 超聲空化作用
        4.3.1 超聲空化的概述
        4.3.2 超聲作用機制
        4.3.3 超聲空化基本理論
        4.3.4 超聲空化影響因素
        4.3.5 超聲空化對本次實驗的影響
    4.4 納米顆粒、PTES、環(huán)氧樹脂雜化涂層的制備
        4.4.1 實驗材料
        4.4.2 超疏水涂層的制備
    4.5 本章小結
第5章 土樣表面覆膜效果的試驗研究
    5.1 引言
    5.2 試驗方案
    5.3 土樣表面覆膜
    5.4 表面色差分析
    5.5 凝膠狀態(tài)分析
    5.6 傅里葉紅外光譜分析（ATR?FTIR）
    5.7 掃描電鏡分析（SEM）
    5.8 耐水性實驗
        5.8.1 接觸角實驗
        5.8.2 卡斯滕管滲透吸水實驗（Karsten）
        5.8.3 吉隆法滴水侵蝕實驗
    5.9 水蒸氣穿透實驗
    5.10 耐久性實驗
    5.11 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2892558