冻融对表面防水混凝土钢筋锈蚀的影响.pdf

陆文攀 等 ： 冻融对 表面防水混凝土钢筋锈蚀的影响 7 DOI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 0 1 0 0 3 冻融对表面 防水混凝土钢筋锈蚀 的影 响 陆文攀 ， 赵铁军 ， 郭傲 ( 青岛理工大学土木工程学院。 山东青岛2 6 6 0 3 3 ) 【 摘要】 对钢筋混凝土试件表面做硅烷防水处理， 经过 1 0 0 次冻融循环及与毛细吸盐 1 2 0 d ， 通过半电池电 位法测定不同冻融循环后、 不同吸盐时间后钢筋混凝土试件的半电池电位值， 研究冻融环境下表面做硅烷防水处 理对试件内部钢筋的锈蚀情况。试验结果表明， 在不同冻融损伤下， 与未做防水处理的普通混凝土试件相比， 做 防水处理的混凝土试件具有较好的抗氯离子侵蚀性， 当冻融循环次数为 1 0 0次时， 做表面防水处理的混凝土试件 最高氯离子浓度为普通试件的 3 4左右； 表面做防水处理的试件具有较低的半电池电位值 ， 表面涂硅烷减缓了内 部钢筋锈蚀速率。 【 关键词】 表面防水； 冻融损伤； 氯离子侵蚀； 钢筋锈蚀 【 中图分类号】 T U 5 2 8 3 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 0 7 0 3 S T UDY THE I NF I 丁 ENCE oF F REEZ E- THAW DAM AGE ON S TE EL CoRRoS I oN 【 ECHANI S M OF W AT ER REPE LLENT TREAT M ENT oN S URFACE oF CoNCRE TE L U We n p a n ， Z H A O T i e - j u n ， G U O A o ( C o l l e g e o f C i v i l E n g i ，Q i n g d a o T e c h n o l o g i c a l U n i v ， S h a n d o n g Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： Wa t e r r e p e l l e n t t r e a t me n t( WR T )w a s d o n e t o c o n c r e t e w i t h s t e e l a n d s t u d i e d t h e s t e e l c o r r o s i o n me c h a n i s m i n WRT c o n c r e t e u n d e r d i f f e r e n t f r e e z e t h a w d a ma g e b y 山e me a n s o f the 1 0 0 t i me s f r e e z e t h a w c y c l e s e x p e ri me n t a n d 1 2 0 d a y s c h l o ri d e c o r r o s i o n e x p e ri me n t ，the c a l o me l h a l f - c e l l p o t e n tia l wa s me a s u r e d I t s ho we d tha t t he s a mp l e s t r e a t e d wi t h W RT p e r f o r me d b e t t e r o n c h l o rid e r e s i s t a n c e p e n e t r a t i o n tha n the o r d i n a r y s a mp l e s Wh e n f r e e z e tha w c y c l e s r e a c h e d 1 0 0 t i me s ，the p e a k c h l o ri d e i o n v a l u e o f WR T w a s a b o u t thr e e q u a e m o f o r d i n a ry s a mp l e WR T h a d l O W c a l o me l h a l f - c e l l 1 3 o t e n tial 。wh i c h s l o we d do wn th e c o r r o s i o n r a t e o f s t e e l Ke y wo r ds： W RT；f r e e z e tha w d a ma g e；c h l o rid e i o n e r o s i o n；s t e e l c o r r o s i o n 混凝土是一种多孔建筑材料， 氯离子等有害物质 侵入会造成混凝土内部钢筋锈蚀。在冻融 一氯离子耦 合侵蚀环境下， 加快了钢筋混凝土结构内部钢筋锈蚀 速率， 使结构结构耐久性提前发生破坏 ， 降低了结构使 用寿命。因此， 研究如何增强在氯离子等侵蚀环境下 钢筋混凝土抗锈蚀能力是十分必要的 。 基金项目】 9 7 3 项目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) 国内外很多研究表 明 ， 在钢 筋混凝 土试件 表面进 行硅烷防水处理可有效改善其抗渗透性， 可显著提高 其抗侵蚀性能 。很多研究在防水处理后没有进 行冻融等损伤条件下研究。文中研究了表面防水处理 后钢筋混凝土试件在 不 同冻 融循环后 、 不 同氯 离子 侵 蚀后 内部钢筋锈蚀情 况 ， 同时利用 电化 学法测 定钢 筋 2 苏超， 蒋登高， 王训道 建筑外墙外保温系统慨述 J 广西轻 6 工业 ， 2 0 0 6， ( 5 )： 35 5 3 4 5 陈雪 利用脱硫石油焦渣制备加气混凝土的研究 D 青岛： 青 岛理 工大学 ， 2 0 1 1 ： 1 71 8 周 明杰 ， 王娜娜 ， 赵晓艳 泡沫混凝土的研究 和应 用最新进展 J 混凝土 ， 2 0 0 9， ( 4 ) ： 1 0 51 0 7 耿 承达 ， 王 玉芝 ， 于大第 粉煤 灰水 泥 发泡 保温 材料 的研 究 J 新型建筑材料， 1 9 9 8 ， ( 5 ) ： 2 6 2 7 7 张水 ， 李 国忠 发 泡水 泥 轻质 保温 材 料 的制备 与性 能研 究 J 新型墙材， 2 0 1 1 ， ( 5 ) ： 3 3 3 6 连学超， 李秋义， 岳公冰， 汲博生 硫铝酸盐水泥一石油焦灰渣发 泡保温材料的试验研究 J ， 混凝土技术， 2 0 1 3 ， ( 1 ) ： 4 5 一 铝 收稿日期 2 0 1 4 0 9 2 5 作者简介 汪 卫琴 ( 1 9 8 9一) ， 女 ， 江西鹰潭人 ， 硕士研究 生 研究方 向： 结构工程 。 8 低温建筑技术 2 0 1 5年第 1期( 总第 1 9 9期 ) 的半电池电位， 内部的钢筋锈蚀速率， 从而来评价表面 防水处理对钢筋混凝土结构耐久性的影响。 1 试验 ( 1 ) 试验材料与试件制备。试验采用 2 8 0 m m 1 5 0 ra m 7 5 m m钢筋混凝土试件 ， 如图 1 所示， 试件水 灰比为 0 6 ； 水： 1 8 0 k g m ； 4 2 5级普通硅酸盐水泥： 3 0 0 k g m ； 粗骨料 ： 1 1 9 1 k g m ； 细骨料 ： 6 9 9 k g m 。 1 0 S t e e l b a r ( O1 0 ) 圈 图1试验用钢筋混凝土试件尺寸 对部分钢筋混凝土试件进行硅烷表面防水处理 ( 其余试件表面不做防水处理 ， 用于对比试验) ， 所用 硅烷 主要 技 术指标 ： 产 品名 称 S t o C r y l H G 2 0 0 ； 密度 ： 0 9 6 g e ra； 硅烷 含量 ： 约 7 5 1 0 0 ； 状 态 ； 凝胶 ； 特点： 抗老化、 抗风化好 ， 透气性好 ， 适用各种基材， 粘 着力强。硅烷外涂量4 0 0 g m 2 ， 直接涂在试件的表面， 待试件静置两星期后， 进行冻融循环、 毛细吸盐和钢筋 锈蚀的测定。 ( 2 ) 冻融循环试验。将未做防水的普通试件及 表面防水试件放入水 中浸泡 7 d ， 试件达到饱水状态， 根据 J T J 2 7 0 9 8 水运工程混凝土试验规程 中有关 规定进行冻融循环试验 ， 经o 、 l O 、 5 0 、 l O O次冻融循环 渗透 辣赝 m m 图3 未做防水的普通试件氯离子含量曲线 2结果与分析 ( 1 ) 不 同冻融损伤后 试件氯离 子侵蚀 试验 结果 与分析。 由图 3 、 图 4可知 ， 氯离子含量 随着冻融循 环次数 的增加而增加。当冻融循环次的数为 0 、 1 0 、 5 0 、 1 0 0次 时 ， 表面防水试件氯离子含量均小于普通试件。分析 其原因， 氯离子在试件内部的传输是以水为载体的， 做 防水处理的试件， 硅烷渗入试件一定深度， 在混凝土内 部上形成一层憎水薄膜 ， 抑制 了水分在 混凝 土内部 的 后将试件取出。 ( 3 ) 毛细吸盐试验。将取出的试块 ， 放入烘箱 中烘干 ， 对与吸盐面垂直 的四个面密封 ， 放入 图 2所示 的装有 3 N a C 1 溶液的装 置 中进行 毛细 吸盐 1 0 0 d ， 根 据 J T J 2 7 0 9 8 水运工程混凝土试验规程 中有关规 定 ， 测定经不同冻融循环后的不同试件中氯离子含量， 并绘制氯离子浓度分布曲线。 8 l 。 o l 石 蜡 密 封 3 盐水 图2钢筋混凝土试件毛细吸盐试验示意 图 ( 4 ) 钢筋锈蚀测定 试验 。在 钢筋混凝 土试 件与 氯化钠溶液接触的 2 0 0 d 期间， 定期的测定试件中钢筋 的半电池电位值， 试验采用甘汞半 电池电位法测定钢 筋的锈蚀状况 ， 当采用不同标准的半电池电位时， 测出 的半电池电位与钢筋的锈蚀状况之间的关系见表 1 。 表 1半电池检测钢筋锈蚀状况的 A S T M判断标准 锈蚀状 况 饱 和甘汞电极 低( 1 0 锈蚀危险 ) 中( 5 O 锈蚀危险 ) 高( 一 1 2 6 mV 一 1 2 6 一2 7 6 mV 一2 7 6 mV 一 1 2 6 m Y， 钢筋处于 低锈蚀危险状态 。冻 融循 环次数达到 5 0次时 ， 未 防水 的普通试件和表面防水的试件 内部钢筋分别处于严 重锈蚀危险状态( 一 1 2 6 m V ) 。冻融循环次数增至 1 0 0次时， 未防水的普 通试件已经处于严重锈蚀危险状态， 分析其原因为， 当 冻融循环次数达到 1 0 0次时， 混凝土的冻融损伤较严 重， 混凝土中的孔结构破坏较严重并有贯通之势， 氯离 子很容易运输到钢筋表面， 从而造成钢筋的锈蚀； 表面 做防水的试件最大负 向半电池电位值位于 一1 2 6 一 2 7 6 m V， 钢筋处于中锈蚀危险状态， 分析其原因为， 在 1 0 0次冻融循环后 ， 混凝 土 内部孔隙增 多 ， 加快 了氯 离子到达钢筋表面的速率 ， 但与普通试件相比， 表面做 防水处理的试件仍有保护混凝土内部钢筋、 降低钢筋 锈蚀的能力。综上， 在相同的侵蚀条件下， 表面做防水 处理的试件能很有效降低试件内钢筋锈蚀的危险。 3结语 ( 1 ) 相同的侵蚀环境下， 表面涂硅烷的试件由 于形成一层憎水薄膜较未涂 的普通试件有较好的抵 御氯离子侵蚀 的能力， 在一定程度上能降低混凝土内 钢筋锈 蚀 。但是 当冻 融损 伤较严 重时 ， 表 面防水 试件 的抗氯离子渗透性能力下降。氯离子含量增加， 钢筋 锈蚀 的危险系数增加 ( 2 ) 半电池电位值随着冻融损伤和氯离子侵蚀 龄期的增大呈增大趋势， 冻融损伤和氯离子侵蚀增加 了钢筋锈蚀的危险， 尤其是对于未防水的普通试件， 冻 融循环达到 1 0 0次时， 在很短的时间内试件内的钢筋 便达到高锈蚀危险。在冻融和氯离子侵蚀环境下， 对 试件表面进行防水处理可以降低半电池电位值 ， 减小 钢筋锈蚀危险系数。 参考 文献 1 余红发， 孙伟， 等冻融和腐蚀因素作用下混凝土的损伤劣化 参数分析 J 建筑科学与工程学报， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 1 8 2 朱方之， 赵铁军， 王鹏刚， 等 混凝土毛细吸水系数影响因素 探讨 J 西安建筑科技大学学报( 自然科学版) ， 2 0 1 2 ， ( O 5 ) ： 6 2 76 3 1 3 Z H AN G P ， WI TF MA N N F H， V I L L M AN N B， e t a 1 Mo i s t u r e d i fl u s i o n i n a n d c a p i l l a r y s u c t i o n o f i n t e g r a l wa t e r r e p e l l e n t c e me n t b a s e d m a t e ri a l s C P r o c e e d in g s o f t h e fi f th H y d r o p h o b e C o n - f e ren c e B r u s s e l s ；Ae d i fi ca t Pu b l i s h e r s，2 0 0 8： 2 7 32 8 5 4 朱方之， 赵铁军， 张鹏 冻融后表层混凝土的孔结构裂化与损 伤特性研究 J 公路， 2 0 1 1 ， ( 1 2 ) ： 1 5 5 滕海文， 贺志远， 赵卓 锈蚀钢筋与混凝土之问粘结强度的分 析模型 J 混凝土， 2 0 1 3 ， ( 7 ) ： 3 0 3 2 6 张鹏 ， 戴建国， 赵铁军 带裂缝混凝土的吸水性能及防水处理 的影响 J 建筑材料学报， 201 0 ( 。 1 ) ： 7 O一 7 4 7 Wi t t ma n n ，F I- L P r o t e c t i v e c o a t i n g s w i t h w a t e r rep e l l e n t a g e n t s C P r o c e e d i n gs o f 2 n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e re n c e o n Wa t e r Re pe l l e n t Tr e a tme n t o f Bu i l d i n g Ma t e ria l s Z u ric h：Aed i fi c a fi o Pu b l i s h e r s ， 1 9 9 8： 1 0 71 08 8 马志呜， 赵铁军 ， 管霆， 等 冻融 一 氯离子耦合作用下混凝土 中钢筋锈蚀机理研究 J 公路， 2 0 1 4 ， ( 6 ) ： 2 3 7 2 4 O 9 3 杨英姿， 巴恒静负温防冻剂混凝土的界面显微结构与性能 J 硅酸盐学报， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 8 ) ： 1 1 2 5 1 1 3 0 收稿 日 期】 2 0 1 4 - 0 9 1 9 作者简介 陆文攀( 1 9 9 0 一) ， 男， 山东聊城人， 硕士研究生， 研究方向 ： 混凝土结构耐久性。 0 O 0 0 0 鲫 砌 1 一 一 一 一 避牮 棼神斗 扭