渗透型防水材料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响.pdf

全 国中文核 心期刊 ∞# # ⋯⋯ } } 钎 鲤 建巍 中 国 科 技 核 心 期 刊 滢透型防水材料妁混凝土抗氯离子 滢蘑ll m I -J 1] m 沈川越， 汪群， 黄佳健， 林航葳， 吴皓， 蒋一彬， 张文华 ( 浙江工业大学 建筑工程学院 ， 浙江 杭州3 1 0 0 1 4 ) 摘要 ： 为研究渗透型防水材料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响， 对分别经过涂刷水性渗透型无机防水剂、 浸润水性渗透型无 机防 水剂 、 涂刷 水泥基渗透 结晶型 防水 涂料处理及 未经防水 材料处理 的基准 混凝土试件进行 了快速氯离 子扩散性 能试 验 。采用 N E L法测试 上述 4种试件 的氯 离子扩 散系数。 试验结果表 明， 水泥基渗透结 晶型防水涂料的效果比水性渗透 型无机防水剂更佳。 通 过扫描 电镜微观观察证实 了防水材料 的渗透结 晶效果 。 关键词 ： 混凝土； 渗透型防水材料； 氯离子扩散： N E L 法 中图分类号： T U 5 7 ~ 2 文献标识码 ： A 文章编 号： 1 0 0 1 — 7 0 2 ( 2 0 1 5 ) 1 1 - 0 0 8 1 — 0 3 I n flue nc e of c a pi l l a r y c r ys t a l l i ne wa t e r pr oo fing on t he r e s i s t a nc e o f c o nc r e t e t 0 c hl or i de i o n pe ne t r at i o n S H E N C h u a n y u e ， W AN G Q u n ， HU A NG] i a j i a n ， L I N Ha n g w e i ， WU H a o ， J I AN G Y i b i n ， Z H A NG We n h u a ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ， Z h e j i a n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， H a n g z h o u 3 1 0 0 1 4 ， Z h e j i a n g ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Th i s pa p e r p r e s e n t s a n e x p e r i me n t a l s t ud y t o e v a l u a t e t h e e f f e c t s o f c a p i l l a r y c r y s t a l l i n e wa t e r p r o o fin g ma t e ria l o n t h e r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e t o c hl o rid e i o n p e n e t r a t i o n．Two d i f f e r e n t c a p i l l a ry c rys t a l l i z e wa t e r p r o o fin g we r e a p pl i e d a n d t h r o u g h t wo d i f f e r e n t t r e a t me n t s a s c o a t i n g a nd s o a k i n g ： c e me n t i t i o u s c a p i l l a r y c rys t a l l i n e wa t e rp r o o fin g a n d wa t e r — b a s e d c a p i l l a ry i n o r g a n i c wa - t e r p r o o fin g ．NEL t e s t me t h o d i s u s e d t o t e s t t h e c h l o rid e i o n d i f f u s i o n c o e ffic i e n t o f t he a b o v e f o u r k i n d s o f s p e c i me n s ．Re s u l t s s h o w t h a t t h e e f f e c t o f c e me n t i t i o u s c a p i l l a r y c ry s t a l l i n e wa t e rp r o o fi n g o n t h e r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e t o c h l o rid e i o n p e n e t r a t i o n i s b e t t e r t h a n wa t e r — ba s e d c a pi l l a r y i n o r g a n i c wa t e r p r o o fi n g ．S EM i ma g e s t e s t i f y t h e r e s u l t s ． Ke y wo r ds ： c o n c r e t e ， c a p i l l a ry c r y s t a l l i n e wa t e rpr o o fin g ， c h l o r i d e i o n pe n e t r a t i o n ， NEL me t h o d 混凝土结构以其良好的整体性能成为当今最广泛采用的 结构之一， 混凝土结构的耐久性也引起普遍关注。通常认为， 氯离子对混凝土耐久性的影响最为重大，氯离子主要通过毛 细管作用、 渗透作用、 扩散作用、 电化学迁移侵入混凝土， 破坏 钢筋表面的钝化膜， 造成钢筋锈蚀， 使混凝土结构耐久性产生 损伤乃至破坏。一般情况下，氯离子的侵入是多种方式的组 合， 但在一定条件下， 占主导地位的只有其中一种侵入方式。 氯离子扩散系数是用来反映混凝土对氯化物侵入抵抗能力的 参数， 氯离子扩散系数越大， 氯离子侵入到混凝土越容易， 混 凝土耐久性越差[1 - 3 1 。 随着混凝土结构的发展及成熟，其对混凝土防水材料的 基金项 目： 浙江 省大学 生科技创新活动计划 资助 收稿 日期 ： 2 0 1 5 — 0 8 — 2 5 作者简介 ： 沈川越 ， 女 ， 1 9 9 4年 生， 浙江丽水人 。地 址： 杭州市潮王 路 1 8号 ， E — ma i h4 7 1 4 7 7 6 7 9 @q q ．e o m。 要求也日 益提高。 混凝土渗透型防水材料主要有2 种： 水性渗 透型无机防水剂及水泥基渗透结晶型防水涂料。水性渗透型 无机防水剂以碱金属硅酸盐溶液为基料， 加入催化剂、 助剂制 成。 水性渗透型无机防水剂从混凝土表面渗入混凝土内部， 与 游离碱类物质发生化学反应，生成不溶于水的凝胶体以封闭 混凝土内部毛细孔通道， 提高混凝土密度， 使得混凝土具有防 水功能 。水泥基渗透结晶型防水材料是一种以普通硅酸盐 水泥、 精制石英砂等为基材， 掺入多种活性化学物质混配而成 的淡灰色粉末状防水材料。该防水材料首先在混凝土表面形 成致密的涂层，而后材料中的活性化学物质以水为载体向混 凝土内部渗透， 生成不溶于水的结晶体以封闭毛细孔道、 填堵 裂缝， 从而达到防水目的 国内一些专家已经在这一领域进行了一系列的研究。梁 晓烨圈 研究得出， 水性渗透型无机防水剂以液体形式渗入， 与 游离碱、 碱性水化物接触反应， 转化成一种非常特殊的不溶性 硅酸盐凝胶， 能够明显降低混凝土内液体渗透性。巩运丽嘲 通 N E W BUI L DI NG MAT E RI AL S 8 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 沈川越， 等： 渗透型防水材料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响 过抗氯离子渗透实验得出，水性渗透型无机防水剂能显著提 高试件的抗渗性能， 提高混凝土的防水性能。陈永其等同 对 F T — I 型水泥基渗透结晶型防水涂料的抗渗性能进行研究以 及显微结构分析， 结果表明， 该涂料对提高混凝土的抗渗性能 具有明显作用。 l 试验设计 1 ． 1 试验 目的 目前国内对防水材料改善混凝土抗渗性能的研究一般只 是针对单种防水材料。因此， 在前人的工作基础上， 本文将2 种防水材料综合考虑，基于N E L 法测试采用不同防水材料、 不同方式处理的混凝土氯离子扩散系数，进行混凝土抗氯离 子渗透性能的对比，为得出有效提高混凝土耐久性的方式提 供参考。 1 ． 2 试验方案 根据 G B ／ T 5 0 0 8 1 - - - 2 0 0 2 《 普通混凝土力学性能试验方法 标准》 制作及养护试件。试件在标准条件下养护2 8 d 后进行 防水处理。 防水处理后继续标养， 2 8 d 后取出进行快速氯离子 扩散试验。 为研究水性渗透型无机防水剂和水泥基渗透结晶型防水 涂料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响，试验根据防水材料 和防水处理方式不同分4 组进行。 A组： 未经防水剂处理的混 凝土试件； B组： 涂刷水性渗透型无机防水剂的混凝土试件； C 组： 浸渍水性渗透型无机防水剂的混凝土试件； D组： 涂刷水 泥基渗透结晶型防水涂料的混凝土试件。 1 ． 3 试验用材料 水泥： 钱潮P 0 4 2 ． 5 水泥； 砂子： I S O标准砂； 石子： 5 ～ 2 0 m m碎石； 水： 普通自来水； 水性渗透型无机防水剂： 浙江某地 生产的H M 1 5 0 0 防水剂； 水泥基渗透结晶型防水涂料： 某国产 水泥基渗透结晶型防水涂料( 简称 C C C W) 。 1 ． 4 试验条件 ( 1 ) 试件成型与养护条件： 试件在温度( 2 0 3 ) 下成型， 在温度( 2 0 2 ) ℃、 湿度大于9 5 ％的标准环境中养护2 8 d 。 ( 2 ) 防水处理后养护条件： 标准养护， 温度( 2 0 2 ) ℃、 湿 度大于9 5 ％。 ( 3 ) 快速氯离子扩散试验条件： 测试前先配制浓度为4 m o l ／ L~N a C 1 溶液， 将圆柱体混凝土试件静置在溶液中真空 饱盐 2 4 h 。 1 ． 5 试件成型方法 1 ． 5 ． 1 基准混凝土配合 比设计 各组混凝土基准配合比相同， 均采用C 3 0混凝土， 具体 见 表 1 。 8 2 新型建筑材料 2 0 1 5 ． 1 1 表 1 C 3 0混凝土配合 比 1 ． 5 ． 2 试件制作 试验采用圆柱体混凝土试件，初始尺寸为直径 1 0 0 m m、 高1 0 0 m m ， 3 个试件为 1 组， 共4组。 将成型后标准养护2 8 d 的试件表面切去2 5 m m ， 切成上下表面平整的直径 1 0 0 m m、 高5 0 m m的试件[8 1 。 1 ． 5 ． 3 涂刷 H M1 5 0 0防水剂处理 用毛刷将 H M 1 5 0 0 涂刷在混凝土试件表面。待第 1 次涂 刷的涂层手触干时进行第2 次涂刷。完成后移入标准养护室 养护2 8 d 。 1 ．5 ．4 浸渍 H M1 5 0 0防水剂处理 将混凝土试件的下表面浸渍在H M1 5 0 0 防水剂中， 其余 表面暴露在空气中， 置于标准养护室中2 8 d 。 1 ． 5 ． 5 涂刷 C C C W 处理 按m( 水) ： m( C C C W) = 0 ．4的比例在水泥胶砂搅拌机中充 分搅拌， 配成防水涂料。 后用毛刷在混凝土试件上表面交叉涂 刷 1 m m厚度的涂层。 试件放入水中标准养护， 深度为试件高 度的3 ／ 4 ( 涂层面不浸水) 。 1 ． 6 氯离子扩散检测方法 采用N E L 法测试混凝土氯离子扩散系数， 测试前先配制 4 m o l ／ L的N a C 1 溶液，将圆柱体混凝土试样静置在溶液中真 空饱盐2 4 h ，然后将擦去表面盐水后的圆柱体混凝土试件置 于试验装置两极进行测试， 混凝土氯离子扩散系数由N e ms t — E i n s t e i n 方程确定。 2 试验结果与分析 2 ． 1 快速氯离子扩散试验结果与分析 实验采用重复测试的方法来减少误差，每个试件测试5 次并求均值。以同一试件的5 组数据中最接近平均值的作为 中间值， 并与中间值的差值在5 ％以内的数据求取平均值， 将其 作为试样的测定值。在所有平行试样( 共3 块) 的测试值中， 测 试混凝土中的氯离子扩散系数确定为与平均值的差值在1 5 ％ 以内的所有数据的平均值； 若出 现平行试样的测试值和平均值 相比较均大于 1 5 ％的情况， 需进行重新删试 结果见表2 。 表 2 不同防水剂处理方式的混凝土氯离子扩散系数 试件种类 A组 B组 C组D组 氯离子扩散系数／ ( x l O c m 2／ s ) 3 ． 3 7 3 ．2 9 3 ． 3 2 3 ． 0 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m