无机水性与水性渗透结晶防水剂对混凝土耐久性的影响研究.docx

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1、无机水性与水性渗透结晶防水剂对混凝土耐久性的影响研究【摘要】通过试验研究了无机水性渗透结晶型高效防护剂对混凝土耐久性的影响。结果表明：浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土的抗渗、抗碳化、抗氯离子渗透、抗冻和抗硫酸盐性能都得到了明显提高。【关键词】无机水性渗透结晶型高效防护剂；混凝土耐久性；浸泡施工；涂刷施工混凝土结构耐久性是指结构在设计要求的目标使用期（设计基准期）内，不需要花费大量资金加固处理而保持其安全、使用功能和外观要求的能力。混凝土长期处在各种环境介质中，往往会造成不同程度的损害，从而导致混凝土结构性能劣化，最常见的原因有水侵蚀、碳化引起的钢筋锈蚀、氯离子引起的钢筋锈蚀、冻融侵蚀和化学侵蚀。

2、混凝土结构耐久性问题日益引起工程界的极大关注，混凝土结构设计的基本原则已从单纯的安全性、经济性发展为安全性、经济性、耐久性三者并重，如何提高混凝土结构耐久性己成为各国工程界的关注热点之一。国内外学者常把混凝土结构耐久性分为材料、构件、结构三个层次。本文从材料层次出发，通过对混凝土进行浸泡或涂刷一种新型防护材料一一无机水性渗透结晶型高效防护剂，试图提高混凝土自身抵抗外界介质侵入的能力，达到延长使用寿命的目的。1、试验原材料1.1 无机水性渗透结晶型高效防护剂无机水性渗透结晶型高效防护剂采用新建工防水材料科技有限公司生产的JG无机水性渗透结晶型防水防护剂。它是以碱金属硅酸盐溶液及惰性材料为基材，加

3、入催化剂、助剂，经混合反应配制而成,具有渗透性及可封闭水泥砂浆与混凝土毛细孔道与裂纹功能的防护材料。此类材料依据JC/T10182006水性渗透型无机防水剂进行性能检测，结果见表1。表1无机水性渗透结晶型高效防护剂性能检测结果检测项目标准要求检测结果I型Il型外观无色透明无气体无色透明无气体无色透明无气体密度/（g/cmN1.lON1.071.10PH值13111112黏度/s11.01.011.01.011.6表面张力/（mNn）26.0W36.025.0初凝时间min12O3O105终凝时间mi18O3O400160渗入高度mmW30W3527贮存稳定性（10次循环）外观无变化外观无变化符

4、合要求1.2 水泥采用水泥股份有限公司生产的炼石牌P.O42.5水泥。1.3 粗集料采用531.5mm连续级配碎石。1.4 细集料采用河砂，细度模数为2.6o1.5水采用自来水。2、混凝土配合比依据不同配合比制作的混凝土，其内部孔隙结构及强度均有所不同，遭受外界介质破坏的程度也有差异，为研究无机水性渗透结晶型高效防护剂（下文均简称高效防护剂）对不同强度等级混凝土防护作用的大小，本文选择了5种强度等级的混凝土配合比，详见表2。表2混凝土配合比0号食度等水火比1W砂率相每/M土中材H111M(配合比2XdUIK藻收MP水泥水砂石水泥水砂石AC250.6237290180714I2161.000.6

5、22.464.1931.7BC300.5436333180679I2M1.oO0.542.043.63373CC350.48353731806461199l.0.48I723.20121)C4004234心18009I183l.0.42I4：17648.3EC450.3833474180576I170l.0.38I2224753.13、混凝土耐久性试验及结果分析试验用试件可分别通过迎水面浸泡或涂刷高效防护剂的方式处理，处理前均应采用1.5号铁砂布除去表面的脱模油，清洗干净并晾干。浸泡方式：将试件的迎水面朝下浸泡在高效防护剂溶液中24h,液面高出试件迎水面10mm：涂刷方式：分层涂刷，上层涂刷2

6、h后进行下层涂刷，总涂刷量为0.35kgm203.1 高效防护剂对混凝土抗渗性能的影响依据GB/T500822009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准中抗水渗透试验方法进行测试，标准养护28d后，混凝土试件在未浸涂、浸泡后、涂刷后3种情况下，所测得的渗水高度见图Io如图1所示，浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土试件的抗水渗透能力均明显提高，在同等水压力下，渗水高度明显低于未浸涂试件；且在混凝土强度等级相对较低的情况下，浸泡效果好于涂刷效果。高效防护剂以水为载体渗入混凝土结构内部，与水泥水化产物反应形成不溶于水的枝蔓状纤维结晶物，填充结构中的毛细孔隙，提高了混凝土结构的密实性，故其抵抗水渗透的

7、能力得以提高。强度等级较低的混凝土，孔隙较多，对高效防护剂的需求量就大，与涂刷相比，浸泡可以最大程度地满足其需求，故浸泡效果比涂刷效果好。对不同强度相同量的高效防护剂产生的效果也有差异，因为强度较低的混凝土结构内部孔隙较多，高效防护剂对其的改善效果更为明显。3.2 高效防护剂对混凝土抗碳化性能的影响依据GB/T500822009中碳化试验方法进行测试，碳化到28d后，取出试件破型并测定其碳化深度，混凝土试件在未浸涂、浸泡后、涂刷后3种情况下，所测得的碳化深度见图2。EE点一送3-港C25C30C35混凝土强度等级图2漫涂高效防护剂对混凝土碇化深度的影响如图2所示，浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土

8、抗碳化性能有明显提高。从碳化机理来看，混凝土充分暴露在周围介质中，CO2会不断沿着连通毛细孔达到混凝土的内部，并中和其中的碱性物质，从而破坏钢筋表面的钝化膜，使钢筋锈蚀。高效防护剂的掺入减少了内部的孔隙，提高了结构的密实度，从而降低了CO2的渗入，减慢了中性化的速度，起到延长混凝土结构寿命的作用。从图2可以看出，浸泡或涂刷高效防护剂对混凝土碳化性能的影响规律大致与图1中对混凝土抗渗性能的影响一致。3.3 高效防护剂对混凝土抗氯离子渗透性能的影响分别依据GB/T50082-2009中抗氯离子渗透试验方法、电通量法进行测试，标准养护28d后，混凝土试件在未浸涂、浸泡后、涂刷后3种情况下，所测得的抗

9、氯离子渗透系数、电通量分别见图3、图4。3如图3、图4所示，浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土氯离子渗透系数与电通量明显减小，表现的影响规律同图1、图2。氯离子通过混凝土内部孔隙和微裂缝体系从周围环境向混凝土内部传递，与混凝土材料发生化学结合、物理粘结及吸附等作用，从而引起钢筋锈蚀或结构破坏。浸泡或涂刷高效防护剂提高了混凝土结构的密实性，改善了内部的结构，阻碍了氯离子的渗入，可以很好地降低其对混凝土结构的破坏，提高耐久性。3.4 高效防护剂对混凝土抗冻性能的影响依据GB/T50082-2009中抗冻试验方法（慢冻法）进行测试，在气冻水融条件下循环200次，混凝土试件在未浸涂、浸泡后、涂刷后3种情况

10、下，所测得的抗压强度损失率、质量损失率分别见图5、图6。混凝土强度等级图S浸涂高效防护剂对混凝土抗压强度损失率的影晌OO1C25C30C35C40C45混凝土强度等级5.O4.O3.O2.O1.O如图5、图6所示，浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土抗冻性能明显提高，在反复冻融循环下，混凝土的抗压强度损失率及质量损失率均比未浸涂的小。从混凝土冻融破坏机理出发分析，高效防护剂使混凝土内部孔隙减少，从而内部孔隙吸水量减小，由此产生的膨胀外力减小；另外，混凝土内部结构更为密实，抵抗膨胀外力的能力更强，故混凝土抗冻性能明显提高。对不同强度等级的混凝土或浸泡、涂刷方式而言，所产生的影响规律大致与上述研究规律一

11、致。3.5 高效防护剂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响依据GB/T50082-2009中抗硫酸盐侵蚀试验方法进行测试，干湿循环次数为150次，混凝土试件在未浸涂、浸泡后、涂刷后3种情况下，所测得的抗压强度耐蚀系数见图7。C25C30C35(MOC45混凝t.强度等缓0B7浸涂高效防护剂对混霆土抗碱酸盐侵蚀性能的影响如图7所示，浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力明显提高。原因有两点：第一，高效防护剂的引入，减少了混凝土结构内部的孔隙，提高了混凝土的密实度,阻碍了SO42-的渗入；第二，高效防护剂吸收了混凝土内部的Ca(OH)2并与其反应，从而使混凝土内部Ca(OH)2成分减少，毛细孔

12、中液相石灰浓度降低，使石膏结晶型侵蚀强烈受阻，减小了硫酸盐的破坏作用。4结论1)浸泡或涂刷高效防护剂后，混凝土抗渗、抗碳化、抗氯离子渗透、抗冻和抗硫酸盐性能均得到明显提高。2)对强度等级相对较低的混凝土而言，浸泡效果优于涂刷效果，可能原因为低强度等级的混凝土内部孔隙较多，对高效防护剂的需求量相对较大，而浸泡更能满足其量的需求。3)对强度等级相对较高的混凝土而言，混凝土内部孔隙较少，对高效防护剂的需求有限，自身亦有抵抗外界介质侵入的能力，故改善效果相对较小。4)涂刷方式对于施工而言比较简便，但应确定最佳涂刷量；浸泡方式可应用于预制混凝土构件。水性渗透结晶防水剂对水利工程混凝土耐久性的影响研究通过

13、试验研究了水性渗透结晶防水剂对不同种类混凝土防碳化、电通量等耐久性的影响。结果表明：喷涂水性渗透结晶防水剂后，不同种类混凝土的碳化速度、碳化深度、电通量值均明显下降，防碳化性能、使用寿命都得到了明显提高；另外，增加新浇混凝土养护时间及掺加粉煤灰可提高混凝土防碳化性能。O前言水利工程大多处于富水环境中，混凝土不仅要经受反复的干湿循环和冻融循环，还要经受周边环境各种因素的腐蚀口-3。水利工程土壤及水中引起腐蚀的介质较多，部分地区以氯离子与硫酸根离子腐蚀为主，部分地区以水溶性二氧化碳及碳酸氢根腐蚀为主，也有部分地区以腐蚀性盐腐蚀主为，如硫酸镁介质。考虑到高盐、多离子、软水与流动水、内外水压力、附着生

14、物等因素作用下对混凝土的侵蚀4-5,为了提升工程质量，确保工程的百年耐久性,有必要在混凝土表面喷涂水性渗透结晶防水剂来对其进行防护，并研究水性渗透结晶防水剂对混凝土防碳化及电通量值等耐久性的影响。混凝土碳化会加剧混凝土的收缩，使混凝土表面产生拉应力而出现微裂纹，降低混凝土抗拉、抗折强度以及抗渗能力。更严重的是，碳化作用会降低混凝土的碱度，当混凝土中PH值降低到一定程度后，就会破坏混凝土中的钢筋钝化膜，造成钢筋锈蚀，而钢筋锈蚀又将导致混凝土保护层开裂、钢筋与混凝土之间粘结力破坏、结构耐久性等不良后果6-7。因此，进行混凝土的碳化试验，对混凝土结构的耐久性具有重要的意义。电通量是指在一定时间内单位

15、面积混凝土中通过的电流总量，通常通过测定混凝土在60V直流恒电压作用下通电6h所通过电流库仑值的大小，并以此来评价混凝土阻抗有害介质侵透(如抗碳化、抗水渗透、抗氯离子、抗硫酸盐、抗冻、抗碱集料)的能力，从而反映混凝土的耐久性8。根据TB-100o5-2010铁路混凝土结构耐久性设计规范相关混凝土耐久性规范文本，混凝土电通量限值及使用寿命见表1(标准原文为表542)。从表1可以看出，进行混凝土的电通量试验，对混凝土结构的耐久性具有重要的意义。本文主要研究不同等级的新浇混凝土及服役多年的混凝土，喷涂GMT水性渗透结晶防水剂，经过不同龄期的养护，测试混凝土的防碳化性能及电通量值，验证GMT的反碳化效果及对耐久性的影响。表1不同强度等级混凝土的电通量C混凝土强度等级设计使用年限100年60年30年