修复剂对高温后混凝土修复性能影响的试验研究

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发布时间：2021-09-03

资料介绍

修复剂对高温后混凝土修复性能
影响的试验研究
吕云霞，段金跃，李海昆
(昆明冶金高等专科学校，650338)
摘要：为探究修复弈J对高温后混凝土性能的改善作用，通过试验研究修复剂种类和用量、修复养护时闻、修复
方式、温度、混凝土强度等级以及降温方式等对混凝土抗压强度、强度修复因子Rf和抗渗修复因子的影响。结果
表明，聚氯酯的修复效果最好，硫化硅橡胶的修复效果最差；修复剂用量越多修复效果越好，浸泡法比涂刷法的修复
效果好。且浸泡时间越长修复效果越好；随着温度的升高，毋和尼逐渐增大，当温度超过700~C时，毋急剧增长，修
复剂对混凝土强度和抗渗性能的改善作用明显增强；修复荆对C20混凝土的修复效果优于C60混凝土；修复养护
时间越长，修复效果越好，自然降温后的和大于洒水降温。高温修复后，裂缝处的Ca(OH) 含量大幅降低，水
化硅酸钙和CaCO3晶体含量相对上升；修复作用使裂缝表面的CaCO3和Ca(OH)2结晶体向C—S—H凝胶转变。
关键词：混凝土；修复性能；修复剂；抗压强度；抗渗性能
Abstract：In order to explore the role of repair agent to improve the performance of concrete after high temperature．
through test，the efects of repair agent type and amount，repair curing time，repair mode，temperature，concrete strength
and cooHng methods on concrete compressive strength，repair intensity factor and imperm eability repair factor Rc are
studied．The results show that the repair efect of polyui'ethane was best，and the repair efects of silicone rubber was
worst，the more repair dosage，the better restoration，and the immersion method is beRer than brushing method for repair
efect，and the longer soaking，the beRer repair efect．As the temperature increases，毋and increases gradually，and
when the temperature exceeds 700~C， grows rapidly，an d the repair agent can improve the concrete strength an d impe~
meability significantly．The repair agent for C20 concrete is beRer than that of C60 concrete，the longer repair curing time，the
beRer repair efect，and and Rc of natural cooling 8弛more than that of sprinkler cooling．After the high temperature repair,
the Ca(0 content at cracks significantly reduce&hydrated calcium silicate crystals and CaC03 content increased,and
CaCO3 and ca(0H)2 crystals in the cra．ck surface turned to C-S—H gel transition with repair effect．
Key words：Concrete；Repair efect；Repair agent；Compressive strength；Imperm eab ility
中图分类号：TU528．042 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2015)07—19—06 ．
0 前言
水泥混凝土作为一种常见的土木工程材料。在
公路、铁路和建筑等工程领域得到了广泛应用。然
而，混凝土在自身膨胀、收缩和碳化、水流冲刷、大
温差和盐离子侵蚀等环境因素的复合作用下极易
发生开裂，耐久性面临严重考验【l-2]。提高混凝土的
耐久性不仅要从前期材料组成、施工和维修等方面
考虑。而且要靠混凝土后期的自我修复来解决[3卅。
目前，国内学者对混凝土自修复技术进行了大量研
究。申春丽IS]以改性水玻璃和聚氨酯为修复剂对PVA
纤维混凝土裂缝进行修复，结果显示修复剂能明显
修复PVA纤维混凝土的裂缝，显著提高混凝土强
度。张鸣【固用原位聚合法合成了一种混凝土裂缝修
基金项目：云南省教育厅课题(2011C062)。
复微胶囊，结果显示微胶囊能很好地填充在混凝土
内部的裂缝中，阻止连通孔隙的出现。能对混凝土
起到很好的修复作用。董Slim以环氧E一5l为基体，
经过固化合成一种混凝土自修复胶粘剂。并将胶粘
剂掺入砂浆中，结果显示能很好地修复砂浆的裂
缝。随后耿飞IS]以混凝土膨胀和收缩两阶段的相关
理论对混凝土自修复的机理进行了解释。以上研究
都是对混凝土处于常温环境时的修复性能进行分
析，对高温损伤后混凝土修复技术的研究至今较
少。相关研究表明[9-坷。高温损伤后混凝土的强度会
急剧下降甚至会产生高温爆裂，而且高温使混凝土
的抗渗性能、抗碳化性能等明显降低，严重影响了
混凝土的服役水平。因此，研究高温损伤后混凝土
的修复性能，并阐明修复剂的修复机理具有十分重
要的现实意义。本文通过试验，研究高温损伤后修
一19—
2015年第7期混凝土与水泥制品总第231期
复剂对混凝土强度和抗渗性能的改善作用。为进一
步研究混凝土的自修复技术提供理论参考。
1 试验
1．1 原材料
水泥分别选用四川某公司生产的P·R 32．5级
和P·0 42．5级水泥，前者用于配制C20混凝土，后
者用于配制C60混凝土。水泥的相关技术指标均能
满足规范要求；细骨料采用普通河砂，细度模数为
2．7；粗骨料为5~20mm连续级配碎石；水为自来水；
为防止C60混凝土的高温爆裂。在其中加入0．6％的
聚丙烯纤维：修复剂选用硫化硅橡胶、聚醋酸乙烯
酯、聚氨酯和丙烯酸酯胶乳四种修复剂，技术指标
如表1所示。两种混凝土配合比如表2所示。
表1 修复剂的技术指标
表2 各混凝土配合比设计 kg，m。
1．2 试验方法
按相关标准分别成型混凝土标准抗压试件和
抗渗试件，成型1d后脱模，并在标准养护室养护
60d。用电炉以5~C／min的加热速率将试件加热至不
同温度后保持恒定温度90min，分别进行自然降温
和洒水降温直至试件达到室温状态。然后在试件表
面涂刷修复剂或在修复剂乳液中浸泡，并设定不同
的修复养护时间。最后按照相关规范要求i见4定混凝
土的抗压强度和氯离子渗透系数。
2 不同修复条件下混凝土的修复性能
2．1 修复剂种类对修复性能的影响
分别在经受500％高温后，自然降温至室温的
C20混凝土试件表面涂刷0．4k~m 的硫化硅橡胶、
聚醋酸乙烯酯、聚氨酯和丙烯酸酯，测定经28d和
90d修复养护后的抗压强度，并与未涂刷修复剂的
试件作对比，研究修复剂种类对修复性能的影响，
试验结果如图1所示。
从图1可以看出。相同条件下使用修复剂能大
幅提高混凝土经受高温后的抗压强度，但是选用的
一20一
芝
赠
罨
嘲
出
酸酯
修复养护时间，d
(a)自然降温
一基准一硫化硅橡胶一丙烯酸酯
修复养护时间，d
(b)洒水降温
图1 修复剂种类对抗压强度的影响
修复剂不同．抗压强度随修复养护时间的变化规律
不同。综合两种降温方式下的抗压强度，四种修复
剂对混凝土高温后抗压强度的改善效果顺序依次
是：聚氨酯>聚醋酸乙烯酯>丙烯酸酯>硫化硅橡胶。
表明聚氨酯对混凝土高温损伤后的修复效果最好，
因而优先选择聚氨酯对混凝土进行高温后的修复．
这主要与聚氨酯能更好地促进混凝土中未水化水
泥的水化作用，生成的水化产物数量较多有关。
两种降温方式下。混凝土抗压强度随修复养护
时间的变化规律完全不同。自然降温时，随着修复
养护时间的延长，抗压强度逐渐减小，其中聚氨酯
使抗压强度在14d时达到最小值，而使用其他三种
修复剂时抗压强度在28d达到最小值，之后再延长
修复养护时间．抗压强度会逐渐增大。而洒水降温
时，14d以前随着修复养护时间的延长，抗压强度急
剧增大．当修复养护时间由14d延长至28d时。抗
压强度有所降低，之后抗压强度又随着修复养护时
间的延长逐渐增大。这主要是因为高温后采取自然
降温时．混凝土内部水分极少。严重影响了水泥的
水化，28d以前虽然修复剂能起到一定的修复作用，
但无法完全弥补抗压强度的损失．28d后修复剂的
修复作用逐渐增强，因而抗压强度增大。洒水降温
为混凝土补充了一定的水分．加速了水泥的水化作
用，水化产物逐渐填充在高温形成的裂缝之中，混