滨海地区抗侵蚀防腐阻锈混凝土外加剂研究.pdf

第 4 7卷第 4期 2 0 1 6年 4月 V o 1 4 7 No 4 Ap r 2 0 1 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y 3 47 滨海地区抗侵蚀防腐阻锈混凝土 lq J n 剂研究 薛军鹏 2 ( 1 福建省建筑科学研究院，3 5 0 0 2 5 ，福外l ； 2 福建省绿色建筑技术重点实验室，3 5 0 0 2 5 ， 福州 ) 摘要：针对研制开发的抗侵蚀防腐阻锈剂外加剂，采用膨胀系数及抗蚀系数、硬化砂浆性能、混凝土 耐蚀系数、混凝土电通量等耐久性指标进行评价。试验显示，该抗侵蚀防腐阻锈外加剂可一定程度提高混凝 土耐久性能，且经济环保、操作简便，具有良好应用前景。 关键词：抗侵蚀；阻锈；混凝土耐久性 中图分类号： T U 5 2 8 0 4 2 文献标志码 ：A 文章编号 ：l 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 4 0 3 4 7 - 0 3 EXPERI M ENTAL S TUDY OF CORROS I ON I NHI BI TI NG CONCRETE ADM I XTURES FOR ANTI - EROSI ON I N COAS TAL REGI oN XUE J u n p e n g 。 ( 1 F u j i a a A c a d e m y o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， 3 5 0 0 2 5 ， F u z h o u ， C h i n a ；2 F u j i a n G r e e n B u i l d in g T e c h n o l o g y Ke y L a b o r a t o r y , 3 5 0 0 2 5 ， F u z h o u ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Th e us e o f e x pa ns i o n c o e f f i c i e n t a nd c o r r o s i o n c oe f f i c i e n t ， d u r a b i l i t y ，pe r f o r ma n c e i nd i c a t o r s h a r d e n e d mo r t a r ,c o n c r e t e c o r r o s i o n c o e ffi c i e n t a n d c o n c r e t e e l e c t r i c flu x h a s b e e n e v a l u a t e d i n t h e s t u d y Ex p e r i me n t s s h o w t h a t t h e a n t i e r os i o n c o r r o s i o n i n hi b i t i n g a d mi x t ur e s c a n b e us e f ul f o r c o n c r e t e d u r a b i l i t y ,e c o no mi c a n d e n v i r o n me n t a l f rie n d l y ,e a s y t o o pe r a t e ，i t wi l l h a s t h e g o o d p r o s p e c t s for u s e ful ， Ke y wo r d s ：a n t i c o r r o s i o n ；r u s t ；c o n c r e t e d u r a b i l i ty 混凝土中水化铝酸钙、氢氧化钙、毛细孔是影响 混凝土抗侵蚀能力的主要因素 1。 】 。日 本、苏联和美国 在提高钢筋抗锈蚀能力方面研究和应用得比较早，目 前国内的许多工程也在使用阻锈剂。阻锈剂的主要作 用是降低混凝土中有害离子的腐蚀能力，其实质是延 缓钢筋腐蚀的电化学过程。H H m a a d a 等学者研究了使 用复合矿物外加剂抵抗 C 1- 的渗透能力，结果表明掺 加了硅粉以及矿粉和硅粉双掺的混凝土，其抗 C Y渗 透性能较好，早期强度较高。E A MB a s h e e r 等人研究 了浸泡在不同外加剂中不锈钢片电阻变化，证明 C 1- 浸透会降低混凝土电阻，表明掺加矿物外加剂有利于 提高混凝土抗 C I- 渗透性。针对滨海地区混凝土抗侵 蚀防腐阻锈问题，较为方便且经济的方法是掺入外加 剂，本文将研制开发的抗侵蚀防腐阻锈剂外加剂加入 混凝土中，过程简单、易操作， 具有良好的效果。 1 试验原材料、测试方法 1 1 原材料 选用炼石 P 0 4 2 5 水泥，初凝时间 1 7 0 m i n ，终 收稿 日期 ：2 0 1 6 - - 0 1 1 6 基 金项 目：福建 省高新 技术 与工业 科技 引导性 重点项 目资助 ( 2 0 1 4 H0 0 1 7) 作者简介： 薛军鹏 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ， 山西运城人， 高级工程师， 副所长， e ma i 1 ： 6 4 0 5 7 5 9 1 q q c o rn 凝时 间 2 1 7 m i n ， 2 8 d抗压 强度 5 8 2 MP a ，抗折 强 度 1 0 0 MP a 。细骨料选用闽江 I I 区中砂，细度模数 2 6 ，含泥量 0 7 ，泥块含量 0 2 ，其性能检测符 合 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 建筑用砂 的质量要求。粗 骨料选用福州某石料厂生产的碎石，颗粒级配分别为 5 1 0 m m、1 0 2 0 m m、5 3 1 5 m l r l ， 其性能检测应 符合 G B T1 4 6 8 5 -2 0 1 1 建筑用卵石、碎石 的质 量要求。活性掺合料 ： 粉煤灰为 级低钙粉煤灰，比 表面积为 2 8 0 m 2 k g ，密度为 2 6 8 g c m 3 ，粒化高炉矿渣 微粉选用中联 $ 9 5 矿渣微粉。水：自来水。 1 2 测试方法 为提高混凝土耐久性，在试验过程中，通过优选 材料 ，选择不同水硬性矿物组分及聚二甲基硅氧烷及 其衍生物组分，复合醇胺类钢筋阻锈组分，通过一系 列的正交试验，制成 T W- R C混凝土抗侵蚀防腐阻锈 外加剂，确定 T W- R C防腐阻锈剂最合适的原材料种 类及用量。以砂浆和混凝土为测试对象，采用共掺掺 入，掺量为胶凝材料用量 3 ，评价 T W- R C混凝土 抗侵蚀阻锈剂的性能。 依据 J C T 1 0 1 1 2 0 0 6 混凝土抗硫酸盐侵蚀防 腐 剂、J 5 3 7 2 0 0 4 钢 筋混凝土阻锈 剂、 J C T 3 1 3 -1 9 9 6膨胀 水泥 膨 胀 率检 验 方 法 、 G B T 5 0 0 8 2 2 O 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法标准进行相关砂浆、混凝士l生 1； 邑 试验。 3 4 8 建筑技术 第 4 7卷第 4 期 1 2 1 抗 蚀 系数 采用 4 0 m m 4 0 mm 1 6 0 mm 的水泥胶砂试件 ， 脱模后的试件放入 5 0 ( 2 湿热养护箱中装有 5 0 1 o C 水的容器中养护 7 d ，取出后一组防腐养护箱中装有 2 0 1 o C 水的容器中继续养护，一组放入质量分数为 3 的 N a 2 S 0 4 溶液中浸泡，两组试件养护 2 8 d 后取出 做抗压强度。用抗蚀系数 来表征防腐剂的抗腐蚀效 果。抗蚀系数 液 。 ，其中R液 表示在侵蚀溶液中 浸泡受检试样抗压强度， 风 表示基准试样抗压强度。 1 2 2 膨胀率及膨胀 系数 膨胀率及膨胀系数按 J C T 3 1 3 -1 9 9 6 膨胀水泥 膨胀率检验方法进行。将掺有外加剂的水泥放入到 1 组 3 条 2 5 m m X 2 5 m m X 2 8 0 m m的三联模中成型， 成型后在湿气养护箱中养护 2 4 2 h脱模，而后测量 规定试体长度变化率来确定水泥浆体的膨胀性能。 1 2 3 耐锈 蚀 能 力 耐锈蚀能力按照 J T T 5 3 7 2 0 0 4 钢筋混凝土阻 锈剂硬化砂浆法进行。将钢筋放人到掺有阻锈剂的 试验用盐水中，将钢筋与参比电极浸渍 5 c m，间距 2 c m，在钢筋表面没有气泡的情况下将液面用环氧树 脂密封。从烧杯外用肉眼观察钢筋的腐蚀情况，并测 试自然电极电位。采用钢筋快速锈蚀试验方法，用钢 筋在硬化砂浆中阳极极化电位曲线来表示。 1 2 4 混凝 土 抗压 强度 耐蚀 系数 混凝土抗压强度耐蚀系数评价按 G B T 5 0 0 8 2 - 2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标 准，测试经过 1 5 0 次干湿循环后掺防腐阻锈剂的不 同混凝土配合比的抗压强度耐蚀系数 。 2 试验结果与讨论 2 1 膨胀率 、膨胀系数及抗蚀系数 根据标准 J C T1 0 1 1 2 0 0 6 的规定，表 l 数据显 示， T W- R C防腐阻锈剂的 1 d 膨胀率E 0 0 5 ，2 8 d 膨胀率巨 0 6 0 ，3 5 d 膨胀系数 1 5 0 ，满足标 准要求，表 2 数据显示 T W- R C防腐阻锈剂抗蚀系数 k 0 8 5 ，满足技术要求。 表 1 防腐阻锈剂膨胀系数 龄期 l d 3 d 7 d 1 4 d 2 1 d 2 8 d 3 5 d 淡水 3 5 d 膨胀率E x 0 0 5 8 0 0 9 8 O 1 5 6 0 2 0 8 0 2 4 3 0 2 6 5 0 2 7 7 淡水 7 d ， 侵蚀溶液 2 1 d 0 0 5 7 0 0 9 9 0 1 5 1 0 1 9 8 0 2 2 9 0 2 5 0 0 2 6 5 膨胀率 膨胀系数 E 1 0 7 1 0 6 1 O 0 0 9 8 O 9 6 O 9 6 0 9 7 表 2 防腐阻锈剂剂抗蚀 系数 R 0 M P a I R M P a l K 3 7 7 3 l 4 3 9 9 I 1 1 7 2 2 耐锈蚀能力 将砂浆电极放入饱和 C a ( O H ) ： 溶液中，实测未掺 阻锈剂的空 白组N a C 1 掺量 0 5 、3 和 5 ( 相对 水的用量 ) 的钢筋极化电位值，以阳极极化电位为纵 坐标，时1司为横坐标，绘制空白组 ( 不掺阻锈剂 ) 的 钢筋阳极极化电位与时间曲线 ( 图 1 )。从图 1 中可 看出， N a C 1 掺量为 0 5 的钢筋的阳极电位迅速正移， 在 0 - 2 rain内达到钢筋的析氧值，经 3 0 min测试后， 钢筋的极化电位值并无下降，说明钢筋仍然处于钝化 状态，而 N a C 1 掺量为 3 和 5 的钢筋的阳极电位 在达到最大值时短时间内迅速下降，说明钢筋钝化膜 被破坏。由此可见，在 0 - 3 0 m i n内，掺量为 0 5 的 空白试件钢筋极化电位值趋于稳定，钢筋处于钝化状 态，因此，建议提高N a C 1 溶液浓度到 3 以上来评 价防腐阻锈剂的阻锈效果。 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 g 4 0 0 2 o 0 0 2 O 0 4 O O 6 0 0 时 间 rai n 图 1 不同 N a C 1 浓度空白样电位值 图 2 选用 3 N a C 1 浓度条件下进行 T W- R C防腐 阻锈剂试验 ， 每组成型砂浆块 3 块，用硬化砂浆法测 出电位值，最后取平均值。测试结果显示 3 0 m i n 内电 位无明显下降，接近标准的无害曲线，说明钢筋钝化 膜完好无损， 钢筋表面光滑无锈蚀块，阻锈效果良好。 时 I闭 min 图 2 3 N a C I 浓度 T W- R C防腐阻锈剂电位值 2 - 3 混凝土耐久性能 表 3 及表 4试验数据显示：T W- R C混凝土防腐 阻锈剂以胶凝材料质量的 3 共混掺入砂浆和混凝土 中时，抗压强度明显提高 1 0 左右，耐蚀系数提高 约 2 0 ，混凝土电通量降低约 2 0 以上，一定程度 提高了混凝土耐久性能。 第4 7卷第 4期 2 0 1 6年 4月 、 ，0 1 4 7 No 4 Ao r 2 0 1 6 建 筑 技 术 Ar c h i t e c t u r e T e c h n o l o e v 3 4 9 绿色纤维增强水泥基复合材料研究 张龙飞，陈志林 ( 中国林业科学研究院木材工业研究所，1 0 0 0 9 1 ，北京 ) 摘要：天然绿色纤维原料来源广泛 ，只要纤维表面采取合适的预处理，通过化学药剂浸泡或利用聚合 物包覆纤维方法，可 “ 堵塞”细胞腔和微毛细孔，从而保证水泥与纤维形成良好的界面粘绪洼能，但如何更 好地对现有纤维原料进行表面改性处理 ，如何解决纤维添量大时纤维易结团等成为需解决问题；建议开发新 型复合化学助剂和包覆剂，优选匹配优良的纤维处理复合技术；提高纤维掺量 ， 对于高效利用加工剩余物、 农业剩余物具有重大意义。 关键词 ：水泥基；绿色纤维；发泡 中图分类号 ：T U 5 2 8 5 8 文献标志码 ：A 文章编号 ：1 0 0 0 4 7 2 6 ( 2 0 1 6 ) 0 4 0 3 4 9 0 4 S TUDY ON GREEN F l BER- CEM E l CUM PUS l l 。ES ZHANG L on g - f ei ， CHEN Zh i l i n ( R e s e a r c h I n s t i t u t e o f Wo o d I n d u s t r y , C h i n e s e A c a d e m y o f F o r e s t r y , 1 0 0 0 9 1 ， B e ij i n g ， C h i n a ) Abs t r a c t ： T he r e a r e v a r i o us n a t u r a l g r e e n r a w fib e r s a n d t h e y c o u l d g ua r a n t e e f a vo r a b l e i n t e r f a c e b o n d i n g p r o p e r t y b e t we e n c e me n t a n d fib e r a s l o n g a s t h e i r s u r f a c e i s p r e t r e a t e d p r o p e r l s u c h a s b e i n g s o a k e d i n c h e mi c a l a g e n t o r b e i n g c o a t e d b y p o l y me r t o ” b l o c k ” c e l l c a v i t y a n d mi c r o c a p i l l a r y p o r o s i ty Ho we v e t h e r e a r e s e ve r a l c r i ti c a l p r o b l e ms ，s u c h a s h o w t o r e a l i z e b e Re r s u r f a c e mo d i fic a t i o n o f e x i s t i n g r a w fibe r s a n d h o w t o s o l ve fib e r a g g r e g a t i o n d ue t o l a r g e a d d i t i o n o f fi be r , e t c I t wa s p r o p o s e d t o d e v e l o p n e w c o mp o u nd c h e mi c a l a u x i l i a r y a g e n t an d c o a t i n g a g e n t ,t o u s e t h e b e s t c o mp o u n d fi b e r t r e a t me n t t e c h n i q u e and t o i n c r e a s e the a d d i t i o n o f fib e n Gr e a t s i g ni fic an c e wa s pr o v i d e d f o r e ffe c t i v e u til i z a t i o n o f p r o c e s s i n g r e s i d u a l an d a g r i c u l t u r a l wa s t e s Ke y wo r d s ： c e me n t ma t r i x ； g r e e n fi be r ；f o a mi n g 天然绿色纤维一水泥基复合材料是以木材或非 木质植物纤维 ( 秸秆 、蔗渣、棉麻等 )和水泥为主 收稿 日期 ：2 0 1 5 1 2 0 3 基金项目： 林木资源化学深加工关键技术研究及示范( 2 0 1 2 B A D 2 4 B 0 0 ) 作者简介：张龙飞 ( 1 9 8 9 一 ) ， 男， 河南安阳人， e ma i l ： Z h a n g l o n g f e i c a f a c c n 要原料，添加化学助剂和水，经过搅拌 、成型、养 护而成的一类人造板材 1 11 。现如今，绿色植物纤维 越来越多地作为增强材料 刚 ，通过绿色纤维材料与 表 3 掺 T W- R C防腐阻锈剂混凝土配合 比 k gg m I I 级 $ 9 5 项目 水泥 水 砂 碎I石 外加剂 粉煤灰 矿渣粉 基准 2 4 1 l 2 1 l 2 1 l 5 0 7 9 5 1 0 8 5 O 对比 2 4 1 1 2 l 1 2 1 1 5 O 7 9 5 1 0 8 5 2 4 1 5 表 4 掺 T W- R C防腐阻锈剂混凝土性能检测 抗压强度 MP a 耐蚀系数 电通薰 C 2 8 d 5 6 d 9 0 d l 5 0 28 d 5 6 d 9 0 d 5 3 O 5 5 7 5 8_2 9 0 l 1 8 0 I 1 O 8 1 0 3 0 5 6 7 5 9 5 6 3 4 1 2 0 9 3 0 8 7 5 8 0 3 3 结束语 通过膨胀系数、抗蚀系数、硬化砂浆性能、混 凝土耐蚀系数及混凝土电通量测试，以共混掺入方式 评价了自制 T W- R C抗侵蚀防腐阻锈剂的使用效果； 产 品性能检测显示，1 d 膨胀率 0 0 5 ，2 8 d 膨 胀率 O 6 0 ，3 5 d 膨胀系数 1 5 O ，抗蚀系数 k0 8 5 ；混凝土性能检测显示，抗压强度明显提高 1 0 左右，耐蚀系数提高约 2 0 ，混凝土电通量降 低约 2 0 以上，提高了混凝土耐久性能，具有良好 应用前景。 参考文献 【 1 】 年明， 刘超杰， 杨煦 补偿收缩混凝土及其膨胀剂应用中的几个 问题 J 辽宁建材 ， 2 0 0 6 ( 1 ) ： 5 6 - 5 7 2 孙兆雄 ， 葛毅雄 天然硫酸环境水对混凝土的侵蚀例析 【 J 1 新疆 农业大学学报 ， 2 0 0 3 ， 2 6 ( 2 ) ： 6 5 7 1 3 1 Ca i j u n S h i ， J A S t e g e ma n n AC i d C O r r o S i o n r e s i s t a n c e o f d i f f e r e n t c e m e n t i n g ma t e r i a l s J 1 Ce me n t a n d C0 n c r e t e R e s e a r c h 。 2 0 0 0 ( 3 0 ) ： 8 0 3 8 0 8 f 4 1 T U Mo h a mme d ， H Hma a d a R e l a t i o n s h i p b e t we e n f r e e c h l o r i d e a n d t ot a l c hl o r i d e c on t e n t s i n c o nc r e t e Ce me n t a nd Co nc r e t e Re s e a r c h ， 2 0 0 3 ， ( 3 3 ) ： 1 4 5 7 - t 4 9 0 5 】 P AM Ba s h e e r , ER V Gi l l e e C e ， A E 1 o n g ， wJ Mc C a r t e Mo n i t o r i n g e l e c t r i c a l r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e s c o n t a i ni n g a l t e r n a t i v e c e me n t i t i o us ma t e ria l s t o a s s e s s t h e ir r e s i s t a n c e t o c h l o rid e p e n e ga t i o nCe me n t a n d Co n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 2 ( 2 4 ) ：4 3 7 - 4 4 9