CCCW对混凝土性能影响的研究进展.pdf

对混凝土性能影响的研究进展殷 芳杨建平(.新疆大学 建筑工程学院新疆 乌鲁木齐.乌鲁木齐诚而信工程检测有限公司新疆 乌鲁木齐)收稿日期:作者简介:殷芳()女河南商丘人硕士主要研究方向:混凝土耐久性、建筑固废在土木工程结构中的循环再利用摘 要:水泥基渗透结晶型防水材料()是一种以硅酸盐水泥和活性化学物质为主要成分制成的粉状材料其作为一种新型防水材料能够很好地与混凝土掺合料相结合对混凝土的力学性能、自愈合性能及耐久性等诸多性能均会产生不同程度的影响 通过对内掺 混凝土近年来的研究现状进行整合介绍 的作用机理并分析其对混凝土各方面性能的影响关键词:水泥基渗透结晶型防水材料力学性能自愈合性能耐久性能中图分类号:.文献标志码:文章编号:():/(.):().:引 言混凝土的力学性能及耐久性能决定了混凝土结构受盐类侵蚀破坏的强弱只有混凝土具有足够高的力学性能及抵抗侵蚀破坏的能力才能够使混凝土抵挡盐类物质的侵蚀水分的渗入和存在是导致混凝土耐久性降低的源头和根本条件防止混凝土遭受腐蚀的首道屏障就是防水 在一般腐蚀环境中如果能够防止外界水分渗透进入混凝土内部就能在一定程度上延缓混凝土结构的劣化和腐蚀破坏 混凝土渗水的主要原因是其内部存在的连通孔隙而这些孔隙主要是因为混凝土内部水分蒸发、振捣不密实、骨料与水泥浆体联结不紧密等因素所引起而水泥基渗透结晶型防水材料()是一种以硅酸盐水泥和活性化学物质为主要成分制成的粉状材料可掺入混凝土拌合物中使用其主要靠渗透结晶、填塞等方式减小混凝土内部孔隙从而达到提高混凝土防水性的目的使混凝土的密实度提高令其用于建筑物时能够防止建筑出现漏水、渗水的现象并保证建筑物内人员的正常生活保证设备、设施的安全使用 自规范水泥基渗透结晶型防水材料()实施后该产品也逐渐运用于各种土木工程项目中尤其是在防水工程中运用较多 现下 的防水性能已逐渐成为建筑业内一致认可的事实 综上本文主要对 的防水机理作出介绍并对内掺 对混凝土基本力学性能、自愈合性能及耐久性能的影响进行总结 水泥基渗透结晶型防水材料作用机理 能够与混凝土掺合料相结合对混凝土的各方面性能产生一定的影响主要是由于其原材料中的活性化学物质其活性化学物质能够通过直接搅拌、混凝土内外离子浓度差、渗透等方式进入混凝土中 当活性物质处于干燥状态时其不与混凝土掺合料发生任何反应但在水分的掺入后活性物质能够在短时间内被激发并持续发生反应从而使混凝土结构达到防水的效果 目前 的防水机理主要分为以下两类.沉淀反应机理在水泥水化过程中混凝土内部会产生大量水化产物其中以()晶体与 凝胶为主而 凝胶的包裹作用会使部分水泥及活性化学物质不参与水化反应 而 通过水分及混凝土内外离子浓度差可以与使这些未参与水化的物质反应生成不溶性结晶体填充混凝土在使用期间由于受损所产生的微裂缝实现微裂缝自修复起到防水、堵漏并提高混凝土力学性能及耐久性的作用沉淀反应机理如图 所示图 沉淀反应机理从图 可以看出 发生沉淀反应的前提条件是要有活性化学物质、水分、游离的 等碱性物质和裂缝的存在 当混凝土处于干燥状态时其内部水分会逐渐蒸发而活性化学物质则会以固态形式存在不参与反应即呈“休眠”状态 当混凝土存在裂缝等缺陷时水分会通过裂缝进入混凝土内部从而使 中的活性化学物质与水和碱性物质发生反应从而生成结晶体堵塞并填充裂缝.络合 沉淀反应机理当混凝土内部的()浓度高于一定值时 中的活性化学物质会与其电离出的 发生络合反应生成不稳定且易溶于水的钙络合物 当该络合物与混凝土内部部分未水化产物接触时更稳定的硅酸根、铝酸根等物质会取代 并生成不溶于水的物质从而堵塞、填充混凝土内部孔隙及裂缝此时活性物质会以自由基形式存在并随着水份不断向混凝土内部靠近 络合 沉淀反应机理如图 所示图 络合沉淀反应机理 水泥基渗透结晶型防水材料对混凝土性能的影响.基本力学性能混凝土的基本力学性能会直接影响到混凝土结构的安全性是对混凝土进行后续研究的基础 目前多数混凝土建筑需要具备较高的抗压强度以此保证在结构使用过程中能够经受住结构自身及外界荷载的作用力 而 是一种以硅酸盐水泥和活性化学物质为主要成分制成的材料将 加入混凝土中会改变混凝土内部结构必然会对混凝土的力学性能以及耐久性能起到一定程度的影响国外学者 等对掺有结晶型掺合料的混凝土进行基本力学性能试验结果表明随着结晶型掺合料掺量的增加整体抗压和抗弯强度均得到了改善掺结晶型掺合料的砂浆试件的弹性模量呈上升趋势脆性系数也有所降低潮湿环境中养护的混凝土力学性能明显高于普通条件下养护的混凝土 等以结晶型防水外加剂作为混凝土掺合料、涂层并将其与其他掺合料混凝土及不掺硅灰的混凝土进行了性能的比较研究了内掺硅灰、结晶型防水外加剂以及结晶型防水外加剂涂层的混凝土立方体抗压强度、渗透率及孔隙率的变化情况 研究结果表明内掺硅灰及外涂结晶型防水外加剂对混凝土的孔隙率降低有较大影响当以结晶型防水外加剂作为混凝土涂层时混凝土试件吸水率降低内掺硅灰的混凝土立方体抗压强度明显提高但结晶型防水外加剂对混凝土试件的抗压强度没有显著影响 等对掺有水泥基渗透结晶型材料的混凝土力学性能进行了多次试验研究结果表明掺加 水泥基结晶型外加剂的混凝土 龄期后的立方体抗压强度与未掺组混凝土试件基本相同掺入 水泥基结晶型外加剂的水泥砂浆 龄期后的抗压强度略高于未掺组水泥砂浆的抗压强度国内学者姚嘉诚等通过试验研究 和纳米()对损伤修复后混凝土抗压强度的影响并通过 试验分析修复后混凝土裂缝处水化产物的微观形貌 试验结果表明 对混凝土早期抗压强度有轻微削弱作用但提高了混凝土的后期强度复掺 和 能进一步提升混凝土的抗压强度对混凝土强度的提升效果随着养护龄期的增长而增加混凝土的宏观物理现象均取决于其细微观结构特征增强混凝土各项性能是通过改善其内部细微观结构而实现随着现代科学技术的发展、混凝土技术的进步大量学者的研究方向由宏观逐渐向微观靠近 谢俞超通过、及 等微观试验对掺有 的水泥净浆、胶砂及砂浆试件的微观形貌及物质含量进行观察分析发现在掺入 后能够促进水泥水化使试件内部产生大量 凝胶和碳酸钙晶体、针状 晶体填充在试件内部孔隙、毛细孔内同时试件内部大量的 凝胶及碳酸钙晶体能够在一定程度上提高砂浆试件的力学性能.自愈合性能目前国内外学者对内掺 的混凝土裂缝愈合能力的研究较为丰富 中主要的活性化学物质能够与混凝土中的离子反应生成钙离子络合物、碳酸钙晶体等产物能够在一定程度上对缝隙结构进行填充提高混凝土密实度实现裂缝的自修复而 作为一种遇水即“激活”的材料其在不同养护环境下对混凝土的作用效果也不相同 等将掺结晶型掺合料的混凝土试件放置在 种不同养护环境中研究不同养护环境中各试件裂缝的愈合能力并通过傅里叶红外光谱()和能谱仪()对硬化混凝土各组分的含量及化学组成进行了研究 结果表明在 种暴露环境下掺有结晶型掺合料的混凝土试件其早期裂纹和结构裂纹愈合后的混凝土抗压强度和劈裂强度均能恢复一部分环境中有水是混凝土裂缝自愈合的前提且试件愈合能力取决于试件内的结晶型掺合料 等发现掺水泥基渗透结晶型材料的钢纤维混凝土在历经一年的开裂 愈合循环作用后自愈合能力较未掺混凝土更高混凝土试件在水浸泡环境下裂缝愈合能力比露天环境和干湿循环环境中更强 对混凝土自愈合性能产生影响的原因主要在于其原材料中各活性物质的成分比例比例不同其对混凝土性能的影响效果也会产生差异 等通过对 中活性物质二次渗透率和自愈性两个参数的评价优化了活性物质的成分比例在自愈合性能试验结果的基础上提出了 的自愈合机理 研究结果表明影响 自愈合能力的最关键因素是硅酸钠通过 及 发现 是以消耗()并生成大量 凝胶、碳酸钙晶体为主要手段从而提高混凝土自愈合性能在 成分比例一定时其质量的多少也会影响到对混凝土性能的改善作用 分析 在掺量为水泥质量的 时的早期自愈合效果结果表明在掺量为 时混凝土早期自愈合性能最佳.耐久性能混凝土的耐久性对建(构)筑物的安全性和整体稳定性有很大的影响在源头上把控混凝土的耐久性也有利于降低建筑物及基础设施的后期维护费用减少不必要的经济支出遵循绿色环保及可持续发展理念 等研究了 对劣化混凝土基本力学性能和耐久性能的影响效果研究结果表明 能显著提升混凝土抗压强度、抗碳化能力及抗氯离子渗透能力但对于抗冻性能影响效果一般张艺腾等研究 涂料对混凝土抗渗性能的影响并利用 试验对混凝土内部微观结构进行观察发现 涂料能够有效提升混凝土抗渗压力其中活性物质进入混凝土内能够生成大量 和 晶体堵塞孔隙及裂缝使混凝土内部结构致密从而提升混凝土抗渗性能 陈光耀等分析认为不同种类的水泥基渗透结晶型防水材料中活性物质各不相同但其都包含了溶解、渗透和结晶这三个过程该材料一方面可以通过与混凝土发生离子反应生成结晶体堵塞毛孔另一方面能够促进水泥水化生成大量 凝胶填充混凝土孔隙降低孔隙率从而使混凝土致密防水郭宁林等对浸泡在硫酸铵溶液中的内掺 混凝土的耐腐蚀性能展开了研究研究结果表明内掺 混凝土耐硫酸铵腐蚀性较基准组混凝土有一定提升 混凝土在硫酸铵的腐蚀环境下产生石膏、等物质密实混凝土微裂缝 由此可见无论是在混凝土中内掺 或是在混凝土外涂刷 涂层均能在一定程度上提高混凝土的抗渗、抗腐蚀等耐久性能这主要是因为 中的活性物质能够消耗大量对混凝土微观结构有弊处的 晶体并生成大量强度更高、连接能力更强的 凝胶填充裂隙使未参与水化的胶凝材料数量明显减少混凝土内部微观结构显著改善此外水泥水化反应生成的 凝胶会以另一部分 为核心基础形成高度致密的微观结构提高混凝土基本力学性能及耐久性能 结 论)水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理包含沉淀反应机理和络合 沉淀反应机理两种作用机理均是通过其活性化学物质与水泥未水化产物反应生成不溶于水的结晶体从而堵塞并填充混凝土内部孔隙及裂缝)水泥基渗透结晶型防水材料对混凝土基本力学性能的提升效果并不显著但在掺量一定时能够大幅度增强其自愈合性能及耐久性能:参 考 文 献:中华人民共和国住房和城乡建设部.水泥基渗透结晶型防水材料:.北京:中国标准出版社.谢俞超.渗透结晶型水泥基防渗材料的制备及防渗机理研究.太原:中北大学.陈光耀吴笑梅樊粤明.水泥基渗透结晶型防水材料的作用机理分析.新型建筑材料():.().:.().:.姚嘉诚.基于纳米改性水泥基渗透结晶材料的混凝土自修复性能研究.镇江:江苏大学.:.():.():.张艺腾杨进超赵维霞等.水泥基渗透结晶型防水材料的微观结构与机理分析.新型建筑材料():.郭宁林郭荣鑫林志伟等.内掺型 混凝土在硫酸铵环境中抗腐蚀及自愈性能研究.硅酸盐通报():.张安林李紫薇.浅谈水泥基渗透结晶型防水添加剂对混凝土性能的影响.四川建材():.(上接第 页)王子帅王东星.工业废渣水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀性能.岩土工程学报():.黄灏.华南滨海环境水泥固化软土的耐久性及其强度劣化机理试验研究.广州:广东工业大学.吴燕开李文艳郭肖阳等.钢渣粉水泥固化淤泥土氯盐侵蚀下力学性能及机理研究.青岛理工大学学报():.范泽忠.海水侵蚀作用对水泥土抗拉强度劣化影响研究.河南科技():.郑铖杰.镍铁渣粉水泥土的动力学特性及微观机理研究.福州:福州大学.罗才松陈华艳刘旭宏等.镍铁渣粉对水泥基复合材料性能的影响研究.混凝土与水泥制品():.尹平保王书勤贺炜等.镍铁渣黏土水泥改性土力学特性试验及修正的邓肯张模型.工程科学与技术():.陈峰柯开展周敏等.基于同步热分析法的镍铁渣粉水泥固化土水化产物研究.福建建材():.邱俊峰叶晨峰陈峰等.镍铁渣粉水泥固化砂土剪切强度与应力应变关系研究.湖南文理学院学报(自然科学版)():.毛文宫.固废镍铁渣在加筋土路基边坡中的应用研究.福建建筑():.