内掺金属皂类防水剂对混凝土防水和抗氯离子效果研究.pdf
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1、新癯 童魄粉 全 国 中 文 核 心 期 刊 内掺金属皂类防水剂对混凝士 防水和抗菰离子效果研究 姜蓉, 张鹏 , 赵铁军, 王龙军 ( 青 岛理 工大学 土木工程学院, 山东 青岛2 6 6 0 3 3 ) 摘要: 通过抗压强度、 毛细吸水系数、 氯离子侵入以及混凝土内部硬脂酸盐含量等指标对金属皂类防水剂的防护效果进行研 究。结果表明, 金属皂防水剂硬脂酸盐具有较高的防水性能, 掺量宜在 O 1 1 0 ; 内掺 金属皂防水剂能够 降低混凝土 的毛 细吸水 系数 6 4 以上 ; 同类型金属皂防水剂相对 比, 掺量为 1 O 的混凝土 比掺量为 O 5 的混凝土氯离子渗透量要 小, 从而有
2、较强的抵抗 氯离子侵蚀的能力。 关键词: 防水混凝土: 金属皂类防水剂; 氯离子含量; 毛细吸水系数 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 X( 2 0 1 0 ) 0 9 0 0 6 1 0 4 W a t e r r e s i s t a n c e a n d a n t i c h l o r i d e p e n e t r a 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 o n c r e t e wi t h a d d i t i o n o
3、f m e ta l s o a p s J I A NG R o n g , Z H AN G 兀 g , Z H A 0 T i e j u n , WA N G L o n g u n ( C i v i l E n g i n e e ri n g I n s t i t u t e o f Qi n g d a o T e c h n o l o gic a l U n i v e r s i t y , Q i n g d a o 2 6 6 0 3 3 , S h a n d o n g , C h i n a ) Ab s t r a c t : I n t h i s p a
4、 p e r , t h e e f f e c t o f me t a l s o a p s h a s b e e n i n v e s t i g a t e d t h r o u g h c o m p r e s s i v e s t r e n g t h t e s t , c a p i l l a r y s u c t i o n c o e f fi c i e n t t e s t , c h l o r i d e i o n p e n e t r a t i o n t e s t a n d s t e a r a t e c o n t e n t
5、 t e s t a n d S O o n Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t me t a l s o a p s wh i c h a r e t h e a d mi x t u r e o f me t a l s t e a r a t e s h a v e a h i g h wa t e r r e s i s t a n c e T h e p r o p e r mi x r a t i o i s 0 1 1 O T h e r e d u c t i o n o f c a p i l l a r y s u c t
6、i o n c o e ffi c i e n t i s mo r e t h a n 6 4 I n a d d i t i o n, c o mp a r e d wi t h t h e s a n l e t y p e o f me t a l s o a p s , 1 0 a d d i t i o n o f me t a l s o a p s h o we d b e t t e r a n t i c h l o rid e pe n e t r a t i o n t h a n 05 a d d i t i o n , b o t h c a n r e s t r
7、 a i n c h l o r i d e f r o m p e n e t r a t i n g i n t o c o n c r e t e s i g n i fi c a n t l y Ke y wo r d s : i n t e g r a l w a t e r r e p e l l e n t c o n c r e t e ; m e t a l s o a p ; c h l o ri d e i o n c o n c e n t r a t i o n ; c a p i l l a r y s u c t i o n c o e ffic i e n t
8、0 引言 混凝土是一种多孔材料, 其孔径在纳米至毫米级。 若其表 面与水溶液接触, 溶液会通过毛细作用吸附到混凝土的表层, 并进一步渗透到混凝土内部; 同时, 溶液中的有害物质, 如氯 离子、 硫酸根离子等也容易被水分运送到混凝土内部, 给钢筋 混凝土结构带来严重的锈蚀危害_ lJ 。 目前,国内外已广泛采用渗透型防水剂对混凝土进行表 面防水处理2 1 , 但是采用这种传统的处理方法, 防水剂的渗透 基金项 目: 国家 自然科学基金重点项 目( 5 0 7 3 9 0 0 1 ) 国家“ 十一五 科 技支撑计划项 目( 2 o 0 6 B A J 0 2 B 0 4 ) 教育部博士点基金项 目
9、( 2 0 0 7 0 4 2 9 0 0 1 ) 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 6 0 3 作者简介 : 姜蓉, 女 , 1 9 8 5年生 , 山东青岛人, 硕士研究生。 地址: 青岛市 抚顺路 1 1号, 电话 : 0 5 3 2 8 5 0 7 1 5 0 9 , E ma i l : r r q 1 9 8 5 1 2 1 9 1 6 3 C O In 。 深度非常有限, 在一些特殊情况的防水效果不是很理想。 如果 能将防水剂作为砂浆或混凝土的一种组分掺入其中,则其防 护效果会更好, 这种处理方式即为内掺防水处理。 本文主要采用4 种不同类型、 2 种不同掺量的金属皂, 将 其
10、加入到混凝土拌合物中加以比较,测试并研究内掺金属皂 对混凝土抗压强度、毛细吸水系数以及抗氯离子侵入能力的 影响。 1 试验 1 1 原材料与试件制备 本试验混凝土试件的水灰比为O 5 ,详细配合比见表 1 。 试验所用原材料均来自青岛本地, 其中碎石的最大粒径为2 5 m m , 砂的细度模数为2 9 , 属于中砂, 水泥为山水牌4 2 5 级普 通硅酸盐水泥, 减水剂为聚羧酸高效减水剂。 金属皂防水剂掺 量为水泥、 石子和砂子总质量的百分比。 NE W BUI L Df NG M ATE R I AL S 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 姜蓉, 等: 内
11、掺金属皂类防水剂对混凝土防水和抗氯离子效果研究 表 1 试验用混凝土的配合比 k s m 件中硬脂酸盐的含量。 试验选用 L I G A Z I N K S T E A R A T 5 0 2 、 L I G A Z I N K S T E A R A T 1 0 1 、 UG A P H O B Z N 1 0 1 P L U S和 L I G A C A L C I U M S T E A R A T 8 6 0等4 种类型的金属皂,每种类型金属皂掺量有 0 5 和 1 0 两种, 与未掺加任何防水剂的素混凝土试件做对照试验。 4 种类型金属皂的性能同 如下: ( 1 ) L I G A
12、Z I N K S T E A R A T 1 0 1 : 主要产自石灰岩水泥石 膏, 由高比表面沉淀物沉淀而成, 有很好的长期有效性, 是一 种疏水、 无电抗的作用物, 用量为0 1 1 0 。为了确保使用 效果, 必须有足够的时间搅拌干砂浆。其中, 硬脂酸锌是低灭 藻剂。 ( 2 ) H G A P H O B Z N 5 0 2 : 硬脂酸锌的一种, 可改善砂浆流 动性。 对比L I G A Z I N K S T E A R A T 1 0 1 , 干混砂浆更容易搅拌, 且用量稍高。 ( 3 ) L I G A C A L C I u M S T E A R A T 8 6 0 : 硬
13、脂酸钙的一种, 白 色粉末, 不溶于水, 遇强酸分解为硬脂酸和相应的钙盐, 长期 热稳定性好。 ( 4 ) UG A P H 0 B Z N 1 0 1 P L U S : 硬脂酸锌的一种, 白 色粉 末, 不溶于水, 利用硬脂酸锌溶于苯而硬脂酸钙不溶于苯的性 质, 就可以区分硬脂酸锌和硬脂酸钙。 试 验开 始时, 将 金属皂加入到混 凝土拌合物中, 搅拌均匀 后在 1 0 0 m m x l 0 0 m m x l 0 0 m m的钢模中振捣成型, 为了不影 响金属皂的防水效果, 在浇注时不使用脱模剂。 混凝土成型4 8 h 拆模, 将立方体试块放入标准养护室 ( 2 0 3 ) q C ,
14、 R H 9 0 养护。 将试块分成2 部分, 一部分在2 8 d 测试其抗压强度, 另 一 部分 1 4 d 后取出, 沿试块顶面( 混凝土成型时的上表面) 中 线切成相等的两半, 再继续养护 1 4 d 。 1 2 吸水性和氯离子侵入试验 为了 研究混凝土的毛细吸水性能,试验前先将试件置于 6 0 q C 烘箱内 烘干5 d 至质量基本恒定:随后对除与水接触面 和切割面的其余4 个侧面全部用石蜡密封,以确保整个吸水 过程是一维的; 试件放入平底容器中, 底部用垫块支撑, 试件 项部低于液面( 5 1 ) m m: 在规定的吸水时问( 0 、 l 、 2 、 4 、 8 、 1 2 、 2
15、4 、 3 6 、 7 2 h ) 取出试件称量, 得到混凝土试件在不同时间内的 吸水量。 氯离子侵入的试验装置同毛细吸水试验类似,只是将水 换成5 浓度的N a C 1 溶液, 浸泡2 8 d 后, 将试件取出烘干磨 粉。 将磨好的粉末用氯离子滴定法测试试件中氯离子的含量; 同时采用傅里叶转换红外光谱仪( F T I R ) 测试内掺金属皂试 6 2 新型建筑材料 2 0 1 0 9 2 试验结果与讨论 2 1 金属皂掺量对混凝土抗压强度的影响 4种防水剂的型号和掺量以代号和数字表示: a代表 L I G A P H O B Z N 5 0 2 , b代 表 Z I N K S T E A
16、R A T 1 0 1 , c代表 L I G A C A L C I U M S T E A R A T 8 6 0 , d代表 HG A P H O B Z N 1 0 1 P L U S ; 代号前数字表示防水剂掺量, 0 代表掺量为0 5 , 1 代 表掺量为1 0 ,如掺量为0 5 的HG A P H O B Z N 5 0 2 金属皂 表示为0 a ; 未掺加金属皂的混凝土用B 0 表示。 金属皂掺量对 混凝土抗压强度的影响见图1 。 B O Oa 0 b Oc O d l a l b 1 c 1d 防水剂型号和掺量代 号 图 1 金属皂类防水剂对混凝土抗压强度的影响 从图1 可以
17、发现,在混凝土拌合物中掺入金属皂类防水 剂后, 混凝土2 8 d 抗压强度相对于未掺防水剂的混凝土均有 所下降( 约降低4 5 ) 。但是, 掺不同种类金属皂试剂的混凝 土抗压强度差别不大。这说明金属皂防水剂延缓了水泥的水 化速度, 致使水化产物减少, 故强度相应降低, 并且金属皂掺 量越大, 混凝土抗压强度降低的幅度越大。因此, 单从机械性 能来看, 金属皂的掺量不宜超过 1 0 , 并且也不宜用于早期 强度要求高的工程。 2 2 金属皂类防水剂对混凝土毛细吸水的影晌( 见图2 ) 一 最 O a l a O b l b Oc l c O d l d B O U l Z 3 4 5 1 5
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