带裂缝混凝土进行硅烷浸渍防护的研究.pdf
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1、第 3 0卷第 6期 2 0 0 8年 1 2月 重 庆 建 筑 大 学 学 报 J o u r n a l o f Ch o n g q i n g J i a n z h u Un i v e r s i t y Vo 1 3 O NO 6 De c 2 0 08 带裂缝混凝土进行硅烷浸渍 防护 的研 究 牛季收 , 郭平功 , 赵铁军。 ( 1 平 顶山工学院 土木工程系 , 河南平顶 山4 6 7 0 0 1 ;2 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 于海 工混凝 土 结构或 者是 处 于氯 离子侵 蚀 条件 下 的混 凝 土 结构 ,
2、如 果 出现 裂缝 , 则裂 缝 将成 为 侵 蚀 性 离 子 进 入 混 凝 土 的 便 捷 通 道 , 极 易造 成 钢 筋 的 锈 蚀 和 混 凝 土 破 坏 。 试 验 选 择 在 混 凝 土 试 件 出现 0 2 mr n宽 的 裂 缝 后 , 对 其 进 行 硅 烷 溶 液 、 乳 液 或 者 凝 胶 浸 渍 处 理 , 然 后 再 进 行 氯 离子 侵 蚀 试 验 。 通 过 对 试 件 氟 离 子 二 维 含 量 的 分 析 , 验 证 了对 带 裂 缝 混 凝 土 进 行 硅 烷 浸 渍 防 护 处 理 具 有 非 常 好 的 效 果 。 关键词 : 裂 缝 ; 混凝 土 ;
3、 氯 离子 ; 溶液 ; 乳 液 ; 凝胶 ; 硅 烷 中 图分 类号 : T U5 0 2 ; TU5 2 8 文献 标志 码 : A 文章编 号 : 1 0 0 6 7 3 2 9 ( 2 0 0 8 ) O 6 0 0 一 O 5 Co n c r e t e wi t h a Cr a c k Tr e a t e d b y Si l a n e S o a k a g e NI U J i s h o u ,GUO P i n g g o n g ,ZHAO Ti e - j u n 。 ( 1 Pi n g d i n g s h a n I n s t i t u t e o
4、f Te c h n o l o g y ,Pi n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 1 ,P R Ch i n a ;2 Qi n g d a o Te c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y,Qi n g d a o, 2 6 6 0 3 3,PRCh i n a ) Ab s t r a c t : I f a c r a c k a pp e a r s i n ma r i n e o r c o n c r e t e s t r u c t u r e s d u e t O c h l o rid e c o r
5、 r o s i o n,i t wi l l b e a c o n v e n i e n t c h a n n e l f o r t he c h l o r i d e t o p e ne t r a t e i n t o t he c o n c r e t e a nd e a s i l y c o r r o d e t he s t e e l b a r s a nd d a ma g e t h e c o nc r e t e A c o n c r e t e s p e c i me n wi t h a 0 2 mm- wi d e c r a c k w
6、a s p r e p a r e d Af t e r t h e s p e c i me n wa s s o a k e d i n a s i l a n e s o l u t i o n ,e mu l s i o n a n d g e l ,a c h l o r i d e i o n c o r r o s i o n t e s t wa s c a r r i e d o u t Th e a n a l y s i s o f t wo - d i me ns i o n a l c h l o r i d e c o n t e n t s h o ws t h
7、a t t h e s i l a n e s o a k a ge t r e a t me nt o f c r a c ke d c o nc r e t e s e a l s t h e c r a c k a n d p r e v e nt s f u r t h e r c o r r o s i o n Ke y w o r d s : c r a c k;c o n c r e t e ;c h l o r i d e ;s o l u t i o n;e mu l s i o n;g e l ;s i l a n e 混凝土结构是带裂缝工作的。但在不 同的环境 、 荷载条
8、件下 , 对裂缝 的宽度有不同的限制。我国 混凝 土结构耐久性施工与指南) ( C C E S 0 1 2 0 0 4 ) 对在氯离 子侵蚀环境下 的混凝 土构件口 , 规定其表面允许裂缝 宽度为 0 1 mm。当裂缝一旦超过允许值 , 混凝土构件 就可能受到加速 的腐蚀和破坏 。特别是对沿海 、 海工 混凝土建筑, 由于氯离子 、 硫酸根离子等侵蚀性离子极 易沿着裂缝进入混凝土 , 从而引起钢筋锈蚀 的加速和 混凝土 自身的劣化L 2 。侵蚀性离子进人混凝土要靠 水的携带作用, 如果对带裂缝构件进行防水处理修复 , 使裂缝表面形成斥水层L 4 , 则可有效抵抗离子的侵蚀 。 有机硅防水剂作为
9、一种新型 的防水剂, 具有施工方便 和技术、 经济性能好 的优点L 5 。 。 1 试验 氯离子侵蚀环境下的裂缝允许宽度为 0 1 mm, 试 验设计了 0 2 mm 的裂缝宽度 , 并对带有 0 2 mm 裂 缝宽度 的试件进行有机硅表面防水处理 , 使用 了 3种 不 同形 态 的有机 硅 防水剂 , 分 别是溶 液 态 、 乳 液 态和凝 胶 态 。然后 对经 过处 理 和未经 处理 的试 件进 行 氯离 子 侵蚀试验 , 在侵蚀 4周后 , 测其氯离子含量。 表 1 混凝土配合比 ( k g n l ) 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 。所有原材
10、料均来 自青 岛本 地, 其 中碎石 最大粒 径 2 0 mm, 砂 的细 度 模 数 2 9 , 属 于 中砂 , 水 泥 为 3 2 5级普通硅酸盐水泥( 山水牌) 。减水剂掺量是 与水 泥 质 量 之 比。试 件 是 1 0 0 mm 1 0 0 mm 3 0 0 mm, 在试件的底部配两根直径 8 mm 的钢筋 , 保 * 收稿 日期 : 2 0 0 8 0 5 2 0 基金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 5 0 3 7 8 0 4 5 ) 作者简介 : 牛季 收( 1 9 6 5 一 ) , 男 , 副教授 , 主要从事新型材料及施工技术的教学与研究。( E ma i l )
11、n j s 3 3 h n c j e d u a n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 重 庆 建 筑 大 学 学 报 第 3 O卷 护层厚度是 2 5 mm。用 3点受弯的方法在试件的中部 诱导产生 1 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 0 2 mm, 偏差为宽度 的 1 0 。试件从养护室取 出之 后 , 放在 5 0的烘箱中干燥 3 d , 试件从烘箱取出后 , 4 个侧面用石蜡密封 。基准试 件不经过防水处理 , 诱导
12、裂缝后 , 分别用硅烷溶液 、 乳液和凝胶进行 防水处理 , 硅烷溶液的吸收时间是 1小时 , 乳液和凝胶 的用量为 4 0 0 g m。 , 然后 放在 实验室 ( 2 0 3 、 R H c- 6 0 ) 1 周 , 1 周的时间内, 防水剂组分 和混凝土充分反应 , 形 成斥水层。最后所有 的试件都放在 3 盐水 中, 浸入 盐水 中的深度是 5 l mm, 毛细吸收时间是 2 8 d , 温湿 度为 2 O 3、 R H 6 O 。3种有机硅 防水剂 的各 产生 0 2 mm 的裂缝 ; 其它试件诱导产生 0 2 mm 宽 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
13、 术指标 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 O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 。试件的 的磨粉 、 烘干过程 , 将使氯离子的测定含量比实际含量 低 , 但对各个试件的影 响相同。不影响各个试件的相 互比较 。试验用 p H me t e r 仪器测量氯离子的含量。 且 E 三 三 三 鲤 第 2次切割得到小块 第 1 次切 割得 到薄片 图 1 试 件切割示 意图 2 试 验结果分 析 试件符号说明: 1 3 - 2 表示试件配合 比是 B , 裂缝
14、宽度 是 0 2 mm, 未进行 防水 处 理 ; B - 2 - L 、 1 3 - 2 - C 、B - 2 一 G表 示 先诱导产生 0 2 r n n l 宽的裂缝, 再分别进行有机硅溶液 ( L i q u i d ) 、 乳液( C r e a m) 和凝胶( G e 1 ) 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 2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 z 。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
15、 n软件画出裂缝区的氯离子含量等势线图。氯 离子含量均为相对于水泥质量的百分数 。 2 1 未处理时氯离子含量图( 图 2 ) 从 图 2可知, 沿裂缝 的氯离子含量 , 从0 mm的深 度到 8 5 mm 的深度 , 是一直下降 的, 并且下降 的幅度 比较大。离裂缝稍远的区域 , 氯离子含量变化趋势基 本一致 , 从 0 mm到 1 7 mm 的深度 , 氯离子含量下降 0 l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 探度 , 岫 B 一 2 裂缝区氯离子含量等势图 8 0 6 0 目 目 蔟柏 2 0 0 氯离子台量 , -4 0 20 0 2 0 柏 距离裂
16、缝的距离 , mm 图 2 未防水处理时氯离子含量 图 。 譬 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 牛季收 , 等: 带裂缝混凝土进行硅烷浸渍防护的研究 3 9 幅度较 大 , 随后趋 于平 缓 。 未防水处理时 , 沿裂缝 的氯离子含量 比离裂缝稍 远的地方氯离子含量高出很多 , 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 mE以内的氯离子含量 比较高 , 超过 l 1 mm 时, 裂 缝的影响不是很 明显。裂缝 的影 响深度都超 过了 8 O mm, 在一般情况下都会达到钢筋 的位置, 使钢筋较早 锈蚀。沿
17、裂缝的氯离子含量在最后稍微变 大, 可能是 试 验误 差 的原 因 。 2 2 溶 液 防水处 理时 氯离 子含量 图 ( 图 3 ) 2 0 1 8 1 6 1 4 堡1 2 器 0 0- 8 0 6 0 4 O 2 0 0 8 0 6 0 嫠 柏 2 0 O 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0 深度 m m B 一 2 一 C裂缝 区氯离子含量等势图 4 o一 3 0 2 01 0 0 1 0 20 3 0 4 0 距离裂缝 的距 离 m m 图 3 先诱导裂缝 、 后 溶液防水 处理时氯离子含量 图 从 图 3可 知 , 沿 裂 缝 的 氯 离子
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