较大裂缝宽度下有机硅处理混凝土的抗Cl^-侵蚀研究.pdf

文 章编 号 ：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 0 4 0 0 3 生态建材 较大裂缝宽度下有机硅处理混凝土的抗C l _ 侵蚀研究 S t u d y o f A n t i -C I A t t a c k o f S i l i c o n e - T r e a t e d C o n c r e t e w i t h Q u i t e C r a c k Wi d t h 郭平功 ，魏勇 ( 河南城建学 院，河南平顶 山4 6 7 0 3 6 ) 摘要 ： 混凝土 O 4 mm的 裂缝 宽度 远远超 过 了规 范的限值 ，此 时其耐久 性修 复更加 必要 。试验证 实 ，把 有机硅 防水 剂作为 混凝 土的一种组分，或者裂缝 出现之后 ，在混凝土表面进行有机硅防水处理，都能取得显著的改善效果。 关键词： 裂缝；有机硅 ；组分；氯离子 中 图分 类 号 ：T U5 2 8 ： 2 文 献标 识 码 ：A Abs t r ac t ：Th e 0 4mm c r a c k w i d t h f a r e xc e e d s l i m i t e d v a l u e d e f i n e d b y s pe c i fic a t i o nS O i t i s ne c es s a r y t o r e pa i r c o nc r e t e t o m a k e i t d u r a bl e Te s t s ho w s t h a t b o t h s i l i c o n e as a c o m po n e n t of c o n c r e t e ， o r i t a p pl i e d f o r c o nc r e t e f a c e ， c a n i m p r ov e c o nc r e t e d ur a bi l i t y K e y w o r ds ：c r a c k ，s i l a ne ， c ompo ne n t ，c h l o r i d e 0前 言 钢筋混凝土结构是带裂缝工作的，在 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 混凝土结构设计规范中，滨海室外环境最大裂缝宽度 限值为0 2 m m 1 】 。在滨海工程中，如果出现宽度0 2 m m 的裂缝，将加速 c 卜对钢筋的侵蚀和结构的破坏。本文通 过实验 ，研究了在混凝土结构表面出现 0 4 m m裂缝宽度的 情况下，有机硅处理的混凝土抗 C l 一 侵蚀的性能。 1试 验 本试验混凝土试件用了一种常用的水灰比0 5 ，配合 比如表 1 。减水剂掺量是由与水泥质量之比确定。 表 1 混凝土配合比 k g m 混凝土编号 水泥 砂 碎石 水 减水剂 R 3 20 6 5 3 1 2 67 1 60 2 选用 1 0 0 m m1 0 0 m m 3 0 0 m m试件，在试件的底部 配两根直径 8 m m的钢筋，保护层厚度是2 5 m m 。用三点 受弯的方法在试件的中部诱导产生一条裂缝，加入钢筋的 作用就是防止试件的脆断。在试件底面，沿裂缝等分取 8 个点， 用裂缝读数显微镜测量其宽度，取 8 个点的平均值， 使其平均宽度为 0 4 m m。 试件从养护室取出之后，放在 5 0 q C的烘箱中干燥 3 d ，然后将试件从烘箱中取出后，其四个侧面用石蜡密 封。基准试件不经过防水处理，诱导产生 0 4 m m的裂缝； 4 0 COAL ASH 3 20 11 其他试件诱导产生 0 4 m m 宽裂缝后 ，分别用硅烷溶液 、 乳液进行防水处理，硅烷溶液的吸收时间是 1 h ，乳液的 用量为4 0 0 ff m 。 ，然后放在实验室 ( f 2 0 3 ) 、R H 6 0 ) 一 周。在一周的时间内，防水剂组分和混凝土充分反应，形 成斥水层。一组试件采用内掺型有机硅防水剂 P r o t e c t o s i l M H 5 0 ，在混凝土搅拌时加入，掺人量为水泥质量的 2 5 0 。 最后，所有的试件都放在 3 0 0 盐水中， 浸入盐水中的深 度是 ( 5 1 ) m m，毛细吸收时间是 2 8 d ，温湿度为 ( 2 0 3 1 c c、R H 6 0 。三种有机硅防水剂的各项性能指标如 表 2 所示。 表 2 试验用防水剂的性能和主要技术指标 产 品 鬈状 态 特 点 一 蚴 液 性 髓 是 渗透性好，抗碱性高，降低混凝土毛细吸水， O 9 0 l 9 0约9 9 溶液 减轻混凝土冻融破坏和氯盐侵蚀 ，挥发性低 。 液 君 盐水的毛细吸收实验完成之后，将试件切割、磨粉。 试件的切割方法如图 1 所示。切出的混凝土小条在 5 0 的 烘箱中烘 1 d ，然后用球磨机磨粉。在磨粉之前烘干是因 为使用球磨机时试样不能含水。本试验用 p I - I m e t e r 仪器 测量氯离子的质量分数。 = = 二 l l c I I， J 第n 二 黼 I 孙 块 I 册 第一次切割得到薄片 图 1 试件切割示意图 2试验结果及讨论 试件符号说明 ( 见图2 图5 )：B 一 4 表示试件配合比 是 B ，裂缝宽度是 0 4 m m，未进行防水处理；B I 一 4表示 进行内掺法防水处理；B - 4 一 L 、B - 4 一 C表示先诱导产生 0 4 m m宽的裂缝，再分别进行有机硅溶液( L i q u i d ) 、乳液 f C r e a m ) 防水剂防水处理。因为有裂缝，所以氯离子的毛细 吸收、渗透等作用有两个方向：一个是从试件的底面向顶 面，另外一个是从裂缝向两边。前者为渗透深度，后者把 裂缝定义为原点，距离裂缝的距离 x 。并把裂缝两边对称 点的氯离子含量取平均值。为了更清楚地显示裂缝的影响， 用 o r i g i n 软件画出裂缝区的氯离子质量分数等势线图。氯 离子质量分数均为相对于水泥质量的百分数。 2 1未处理时氯离子质量分数 未防水处理时，沿裂缝的氯离子质量分数比离裂缝稍 2 0 1 8 咖1 1 6 妥14 1 2 1 0 求 0 8 0 6 l n 4 n 2 0 O 8 o 6 o 目 蟊4 0 醛 2 0 O 深度 n T n B _ 4 裂缝区 c r 质量分数等势图 _4 0 3 0- 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 加 距离裂缝的距离 ri m 图 2 未防水处理时 c l 质 图 c r 质量分数 远地方的氯离子质量分数高出很多，在毛细吸收作用下， 盐水可迅速充满整个裂缝，并向裂缝两边扩散，裂缝两边 1 1 m m以内的氯离子质量分数比较高，在超过 1 1 m m时， 裂缝的影响不是很明显。裂缝的影响深度都超过了8 0 m m， 在一般情况下都会达到钢筋的位置，使钢筋较早锈蚀，见 图 2 。 2 2 内 掺 法防水处理 时氯 离子质量分数 掺加有机硅防水剂的混凝土，混凝土整体为斥水的， 即使裂缝出现，裂缝表面也是斥水的，所以在 O 4 m m的 宽度情况下，沿裂缝的氯离子质量分数比未经过防水处理 的混凝土有了较大的降低，仅相当于未处理时非裂缝区域 的氯离子质量分数 ，可见，有机硅防水剂的使用，可以 抵消 0 4 m m裂缝的影响，见图 3 。 1 o o 8 0 目 6 0 媾 4 0 2 0 o -4 0 - 2 0 o 20 40 距离裂缝的距离 m m 图 3 B I 4 c l 。 质量分数 2 3溶液防水处理时氯离子质量分数 先诱导 0 4 m m宽的裂缝，再进行有机硅溶液防水处 理，防水剂可进入裂缝，在裂缝表面形成斥水层。从图4 可见，沿裂缝的氯离子质量分数比未处理时大大减小，比 未处理时离裂缝较远处的氯离子质量分数还要小，氯离子 的最大渗透深度约为 4 0 m m，并且质量分数极低。从图4 可见，裂缝的影响不像图2 那样，在深度较大的地方仍有 很大的影响。可见在防水处理后，防水剂的作用可大大抵 消由于裂缝出现带来的负面影响。 3 2 0 1 1 粉煤灰 4 1 m 隶_喜峰 I。 勰勰 。 墨 0 抛 墨 删 一 踟 6 0 4 0 2 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 o 9 0 深度 n l T l -4 0 3 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 距离裂缝的距离 n l m 图 4 B - 4 - L c l 。 质量分数图 c l _ 质量分数 2 4乳液防水处理时氯离子质量分数 和进行溶液防水处理类似，防水处理后，整个裂缝区 域的氯离子质量分数大幅度降低，沿裂缝进入混凝土内部 的氯离子质量分数很小，而在离裂缝稍远区域，则几乎没 有氯离子进入混凝土。可见裂缝出现后，进行有机硅乳液 防水处理是非常有效的措施，见图5 。 、 求 蜓 一 3结 论 8 0 6 0 l 4 0 嫩 2 0 0 B 4c裂缝区 c l质量分数等势圈 e l 质量分数 _ 4 o 一 3 0 2 0 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 距离裂缝的距离 n t n 图 5 B ， 4 c c r质量分数图 ( 1 ) 在裂缝宽度较大的情况下，未进行防水处理时 ， 氯离子质量分数最高可达 2 0 0 ，远远超过规范规定的 0 1 0 的要求，势必会加速钢筋的锈蚀和结构的破坏，对 混凝土进行防水处理是非常必要的。 ( 2 ) 在出现较大的裂缝之后，在混凝土表面进行有机 硅溶液或乳液凝胶防水处理，可极大限度地降低裂缝区域 氯离子含量，提高? 昆 凝土结构的耐久性。 ( 3 ) 对于不方便进行表面防水处理的混凝土结构和 构件，可以在设计时要求把有机硅防水剂作为混凝土的一 种组分加入，这样混凝土整体斥水，可以降低较大裂缝宽 度的不利影响，提高混凝土结构的耐久性。 参考文献 1 GB 5 0 0 1 0 - 2 0 0 2 ， 混凝土结构设计规范( S ) 北京： 中 建筑 】 ： 业出 版社， 2 0 0 2 2 】Gu o P i n g - g o n g On t h e E ffic i e n c y o f S u r f a c e I mp r e g n a t i o n o f C r a c k e d c o n c r e t e J R e s t o r a t i o n o f b u i l d i n g s a n d Mo n u m e n t ， 2 0 0 8 ， 1 4 ( 6 ) ： 4 2 5 4 3 4 作者简介：郭平功 地址 ：河南省平顶 l l I 市新城区河南城建学院敦务处 邮编：4 6 7 0 3 6 O J 0 2 0 3 0 4 o 5 0 6 0 7 0舯9 0 深度 n m 收稿日期： 2 0 1 0年 1 1月 1 5日 p 也 也 也 ! ! ! ， ! ! ， ! ， ! ， ! ， ， 个 ! ( 上接第3 9 页 ) 参考文献 1 】杨华全，李鹏翔，李珍 混凝土集料反应 M 北京 ： 中国水利水 电 出版社，2 O 1 0 ， 7 2 】S t a n t o n T E E x p a n s i o n o f C o n c r e t e T h r o u g h R e a c t i o n b e t we e n C e me n t a n d Ag g r e g a t e G P r o c AS C E1 9 4 0 ( 6 6 1 ：1 7 8 1 1 8 1 1 3 】E G S we n s o n ， AS T M B u l l S 1 9 5 7 ， 2 2 6 ( 4 8 ) 【 4 】Gi l l o t t J E Al k a l i - Re a c t i v i t y P r o b l e me s Wi t h E m p h a s i s a n C a n a d i a n 2 CoAL AsH 3 2 01 1 Ag g r e g a t e s J E n g i n e e r i n g G e o l o g y ， 1 9 8 6 ， 2 3 5 】王爱勤， 张承志， 王秀军， 等 不同评定集料碱活性方法之问的比较 水利学报，1 9 9 9 ( 4 ) ：6 0 6 4 作者简介 ：INd , ( 1 9 8 4 -) ，男，长江科学院在读硕士研究生，主要从 事水工材料研究 通讯地址：武汉市黄浦大街2 6 9 号长江科学院，邮编： 4 3 0 0 1 0 ，E ma i h y a n x i a o h u 8 8 8 8 1 6 3 c o m 收稿日期： 2 0 1 0年 l 2月 2 O日 m H