掺有机硅防水剂混凝土抗Cl--侵蚀的研究

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发布时间：2021-09-07

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掺有机硅防水剂混凝土抗Cl一侵蚀的研究
郭平功，魏勇
(河南城建学院．河南平顶山467044)
【摘要】很多混凝土结构由于氯离子的侵蚀而破坏，增强混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力有助于提高混凝
土耐久性。在结构建造时把内掺型防水剂作为混凝土的一种组分加入，使混凝土整体是斥水的，即使出现裂缝，
裂缝表面也是防水的，可有效抵抗氯离子侵蚀。本文试验中所用的防水剂为内掺型有机硅防水剂。结果表明，在
裂缝宽度不大于0．4mm时，内掺法防水处理取得了很好的效果。
【关键词】裂缝；内掺型有机硅防水剂；防水处理；氯离子含量
【中图分类号】 113528．042．6 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2011)04—0021—02
微裂缝是混凝土的固有特征。混凝土结构中的裂缝，
主要成因包括荷载作用，混凝土的变形(膨胀和收缩)以及
化学腐蚀(如碱骨料反应、钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀等)。微裂
缝的存在为气相、液相和可溶性离子的侵入提供了便捷的
通道，直接影响到混凝土的渗透性和耐久性。裂缝对于耐
久性的影响关键在于加快了有害介质的传输，文献[1]采用
数学模型的方法对带裂缝混凝土的氯离子渗透进行了预
测，传输机制包括浓度梯度下的扩散，以及压力梯度下的对
流。不管是哪一种传输机制，都必须有水分存在，因此如果
混凝土是斥水的，则可以有效阻止氯离子的侵入。
多年来，有机硅防水剂在建材防水中得到了广泛的研
究和应用拉-暑j，依据防止潮气入侵的方法不同，防水剂可分
为防水型和斥水型两大类 J。本文主要研究有机硅防水剂
的一种，内掺型有机硅防水剂(属于斥水型防水剂)对带裂
缝混凝土抵抗氯离子侵蚀的影响。
1 试验
本试验混凝土试件用了一种常用的水灰比0．5，配合比
如表l。所有原材料均来自青岛本地，其中碎石最大粒径
20mm，砂的细度模数2．9，属于中砂，水泥为32．5普通硅酸
盐水泥(山水牌)。减水剂掺量是与水泥质量之比。在混凝
土搅拌时加入内掺型有机硅防水剂，掺量为水泥质量的
2．5％，该防水剂为德国Degussa AG公司生产的Protectosil
MH 50，其主要成分为20％的辛基三乙氧基硅烷，是一种易
溶于水的混合物。为了对比，一组试件不加防水剂。试件
是100mm×100mm×300 mm，在其底部配两根直径8mm的
钢筋，保护层厚度是25mm。试件在标准养护室养护28d后
取出，置于实验室(20℃ ，RH~-50％)两周，因为在较干燥的
条件下，防水剂能够和混凝土充分的反应，防水效果更好。
之后用三点受弯的方法在试件的中部诱导产生一条裂缝，
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，使其平均宽度分别达到0．1，0．2和0．4mm，偏差
为宽度的±10％。再进行3％NaC1溶液毛细吸收试验，试件
浸入溶液中的深度是5±1mm，吸收时间为28d。
毛细吸收试验完成之后，将试件切割、磨粉。切出的混
凝土小条在50~C的烘箱中烘ld，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。本试验用
pH—meter仪器测量氯离子的含量。
表1 混凝土配合比 kg·m
2 结果及讨论
试件符号说明：B一1表示试件配合比是B，裂缝宽度是
0．1mm，未防水处理，B一2、B一4分别表示裂缝宽度是0．2
和0．4mm，其它与B一1相同；B—I一1表示进行内掺防水处
理，裂缝宽度为0．Imm。因为内掺防水处理后，混凝土是整
体(Integra1)斥水的，所以用其第一个字母表示。B—I一2、B
— I一4分别表示裂缝宽度是0．2和0．4mm。
因为有裂缝，所以氯离子的毛细吸收、渗透等作用有两
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
的距离为。并把裂缝两边对称点的氯离子含量取平均值。
2．1 未防水处理时氯离子含量
未防水处理时，沿裂缝的氯离子含量比离裂缝稍远地
方的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1lmm以内的
氯离子含量比较高，超过11mm时，裂缝的影响不是很明显。
裂缝的影响深度都超过了80mm，在一般情况下都会达到钢
筋的位置，使钢筋较早锈蚀。但随着裂缝宽度的增加，沿裂
缝的氯离子含量并没有增加很多，这是因为裂缝宽度较小
时，毛细吸收作用更显著，但进入裂缝的溶液总量较少；裂
缝宽度较大时，毛细吸收作用较弱，但进入裂缝的溶液总量
较大，所以综合两个因素，在不同的裂缝宽度时，沿裂缝的
氯离子含量差别不大。
2．2 内掺法防水处理时氯离子含量
由图2可见，裂缝两边9mm以内区域，氯离子含最随深
度增加而减小；但在以外的区域，只在深度小于20mm时存
在同样的关系，大于20ram时，氯离子含量基本不再随深度