密封固化剂对混凝土性能的影响研究.pdf

6 低温建筑技术 2 0 1 2年第4期 ( 总第 1 6 6期 ) 密封 固化剂对混 凝土性能的影 响研究 耿飞 ， 秦鸿根 ， 金林 ， 潘金敢。 李科 ( 1 南京航空航天大学航空宇航学院 南京2 1 0 0 1 6； 2 东南大学材料科学与工程学院 。 南京2 1 0 0 9 6 3 南京凝石科技实业有 限公司 ， 南京2 1 0 0 0 9 ； 4 溧阳市建设工程质量监督站 。 溧阳2 1 3 3 0 0) 【 摘要】 研究分析了无机密封固化剂对混凝土物理力学性能、 耐久性能和微观结构的影响。试验结果表 明该密封固化剂可使混凝土的吸水率降低 1 8 左右， 摩氏硬度、 抗压强度和耐磨性均有不同程度的提高。混凝土 抗渗等级由 P 1 0提高到P 1 4 ， 抗氯离子渗透性和碳化性能得以明显提高。密封固化剂是通过毛细渗透作用和化学 反应提高密实度， 阻碍有害介质的侵入 ， 从而提高混凝土耐久性。 【 关键词】 密封固化剂； 混凝土； 表面涂装 【 中图分类号】 T U 5 2 8 【 文献标识码】 A 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 0 6 0 3 I ENCE oF THE CoATI oNG oF S EALD G AND HARDENI NG AGE NT oN CONCRET E G E N G F e i ， Q I N H o n g g e n ， J I N L i n ， P A N J i n g a n 。 ， L I K e ( 1 C o l l e g e o f A e r o s p a c e E n g i ， N a n j i n g U n i v o f A e r o n a u t i c s a n d A s t r o n a u t i c s ， N a n j i n g 2 1 0 0 1 6 ； 2 C o l l e g e o f Ma t e ri a l s S c i e n c e a n d E n g i ， S o u t h e a s t U n i v ， N a n j i n g 2 1 0 0 9 6 ，C h i n a ； 3 N a n j i n g N i n g s h i S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y I n d u s t r i a l C o L t d ，N a n j i n g 2 1 0 0 0 9 ， C h i n a ； 4 L i y a n g C o n s t r u c t i o n P r o j e c t Q u a l i t y S u p e r v i s i o n S t a d i o n ，L i y a n g 2 1 3 3 0 0 C h i n a ) Ab s t r ac t ： I t i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t o f t h e p r o p e r t i e s o f i n o r g a ni c s e a l i ng a n d h a r d e ni n g a g e n t a s a c o a t i n g o n t h e me c h a n i c a l p e rf o r ma n c e，d u r a b i l i t y a n d mi c r o s t r u c t u r e s o f c o n c r e t e T h e r e s u l t s w e r e c o nc l u de d a s a 1 8r e d uc t i o n i n c o n c r e t e wa t e r a b s o r p t i o n a n d v a rio u s i mprov e me n t s i n Mo h s h a r d n e s s a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h E s p e c i a l l y t h e r e wa s a n e n h a n c e me n t i n c o n c r e t e a n t i p e r me a b l e g r a d e f r o m P 1 0 t o P 1 4 a s we l l a s s i g n i fi c a n t mo d i f i c a t i o n s i n a n t i p e r me a b i l i t y o f e h l o r i d e i o n a n d a n t i c a r b o n i z a t i o n a b i l i t y T h e i n o r g a n i c s e a l i n g a n d h a r d e n i n g a g e n t f u n c t i o n e d a s a c o n c r e t e e x t e rio r c o a t i n g t o fi l l t h e O p e n i n g p o r e s p h y s i c a l l y a n d c h e mi c a l l y t o ma k e the d e n s e r e x t e rio r s u rfa c e a n d pr e v e n t h a rm f u l me d i u ms i n v a d i n g wh i c h c o n s e q u e n t l y i mp r o v e d t h e c o n c r e t e d u r a b i l i t y Ke y wo r d s： s e a l i n g a n d h a r d e n i n g a g e n t ；c o n c r e t e；s u r f a c e c o a t i n g 混凝土结构物在 服役过程 中， 时常因为表 面质 量 不良或密实度不够而难以抵挡住暴露环境 中腐蚀 因 子( C I 一 ， C O ， ， 酸雨等) 的侵蚀， 造成混凝土及其结构性 能的加速劣化 ， 降低结构物的耐久性和服役寿命。表 面涂装作为改善混凝土结构物耐久性的一种有效技 术手段 ， 在一 些 桥 梁 和建 筑 物工 程 中开 展 了 实 际应 用 “ 。目前， 混凝土结构的表面涂装主要有表面涂 层和硅烷浸渍两种， 前者包含水性涂料和溶剂型涂料 两大类 ， 而以溶剂型涂料的防腐效果要好。但表面涂 装的施工工艺相对繁琐， 常有封闭漆、 腻子层、 中间漆 和面漆这 四层结构 ， 且环保性较差； 硅烷浸渍是通过 将混凝土毛细孔壁憎水化， 使水分及其所携带的有害 杂质难以渗入混凝土， 其施工简便且相对环保， 不过 价格较高且耐候性较差， 工程应用很少。 文中采用 由活性硅酸盐和表面活性剂混合而成 的无机密封固化剂， 研究在混凝土表面涂装后对其物 理力学性能和耐久性能的影响， 可为混凝土及其结构 的耐久性设计 提供理论 和实践指导 。 1 原材料和配合 比 水泥 ： 中国水泥厂生产 的海螺牌 P 0 4 2 5水泥 ； 粉煤灰 ： 镇江苏源 I级粉煤灰 ； 砂 ： 中砂 ， 细度模数为 2 6 ； 碎 石 ： 5 3 1 5 m m 和 51 6 m m 连续级 配 的玄 武 岩 ； 减水剂 ： 江苏博特新材料有限公司生产的萘系高 效减水 剂 ； 无机密封 固化剂 ： 无色 液体 ， 南 京凝石科 技 实业有限公司提供。 基体混凝土的设计强度为 C 3 0 ， 初始坍落度控制 耿飞等 ： 密封固化剂对混凝土性 能的影响研究 7 为 1 4 0 2 0 m m， 试验用混凝土配合比见表 1 ， 其中碳化 试验的试件采用 51 6 m m连续级配的碎石。 表 1 混凝土配合比 k g m 强度等级 C F A S G W 减水剂 备注 C 3 0 3 1 0 5 5 6 5 5 1 2 1 9 1 6 8 0 7 IF B =0 4 6 2 试验方法 依 照有关 国家 和行 业标准 ， 在 实验室 内成 型相应 尺寸的混凝土试件 ， 待标准养护 2 8 d后将其从标准养 护室取出并 自然晾干。去除试件表面 的浮灰， 在反复 几次摇 匀无 机密封 固化剂后 ， 用 毛刷在试 件表 面来 回 涂覆密封固化剂4 5遍， 涂装后在室内自然放置 2 3周， 其间适当洒水， 在涂装后 2 8 d时开始性能测试。 吸水率参照 J G J 7 0 2 0 0 9 ， 建筑砂浆基本性能试 验方 法标 准进 行， 试 件尺 寸 为 4 0 m m 4 0 ra m 1 6 0 m m， 涂刷六个 面。表面硬度采用摩 氏硬度计进行 ， 试件尺寸为 1 5 0 ra m1 5 0 m m1 5 0 ra m， 涂刷一对成型 侧面。抗压强度按照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ， 普通混凝土 力学性 能试 验 方 法 进 行， 试 件尺 寸 为 1 0 0 m m x 1 0 0 ra m1 0 0 ra m， 涂刷六个面。耐磨性按照 J T G E 3 0 2 0 0 5 ， 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 进行 ， 试件尺寸为 1 5 0 m m1 5 0 ra m X 1 5 0 m m， 涂刷一对成型 侧面， 测试前称量试件的初始质量 ， 在 2 0 0 N负荷下 磨 3 0转， 然后取下试件刷净表面粉尘称重 ， 记下相应 质量 m 。 ； 再在2 0 0 N负荷下磨 6 0转， 取下试件刷净表 面粉尘称重， 记下相应质量 m ， 计算混凝土试件经前 3 0次和后 6 0次磨损后 的磨损量( k g m ) ， 分别记为 G0 3 0和 G 3 0 6 0 。 抗水渗透性和碳化性能按照 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9 J ， 普通混凝土长期性能和耐久性试验方法 进行 ， 抗水 图 l 用硬度为 7的矿物在试件表面刻痕 3 2 涂装后对混凝 土耐久性能的影响 经表面涂装后， 混凝土试件的抗水渗透性、 抗氯 离子渗透性和抗碳化性能试验结果见表 3 。 涂 装密封 固化剂后 ， 混凝 土 的抗 水渗透 性得 以提 高， 抗渗等级达到 P 1 4 ， 平均渗水高度为2 2 3 m m， 降低 了4 5 ， 基准混凝土的抗渗等级为 P 1 0 。同时， 氯离子 渗透性试验采用上 口直径 1 7 5 m m、 下 口直径 1 8 5 ra m、 高 1 5 0 m m的圆台型试件， 在迎水面( 底面) 涂刷密封 固化剂试 验时， 初 始水 压为 0 2 M P a时， 每 8 h增加 0 1 MP a ， 直至 1 0 MP a 并保持 8 h ， 然后观察试件表面 是否出现渗水现象， 并将试件劈开测量平均渗水高 度； 抗碳化试件尺寸为 4 0 m m 4 0 ra m1 6 0 m m， 涂刷一 对成型侧面作为碳化面。抗氯离子渗透性分别采用 C C E S 0 1 2 0 0 4 ， 混凝土结构耐久性设计与施工指南 中的 N E L法和 电通量 法 ( A S T MC 1 2 0 2方法 ) 进行 ， 试 件尺寸为 q ) 1 0 0 x 5 0 m m， 涂刷六个面。 3 试验结果与分析 3 1 涂装后对混凝土物理力学性能的影响 经表面涂装后 ， 混凝土试件的吸水率、 表面硬度、 抗压强度和耐磨性的试验结果见表 2 。 表 2 无机密封 固化剂对混凝土性能的影响 由表2可知， 在涂装密封固化剂后， 混凝土的吸水 率相比基体混凝土降低了 1 8 6 。混凝土表面硬度由 5 5提高到8 5 ， 用硬度为7的矿物在试件表面几乎不能 产生刻痕( 见图1 ) 。混凝土的抗压强度稍微有所提高， 约为5 。经涂刷后 ， 混凝土试件首先转磨 3 0次时的磨 损量 G 0 一 由 0 4 6 k g m 2降低 到 0 1 4 k g I n ， 降幅 达 6 9 6 0； 由转磨3 0 次后再转磨6 0次时的磨损量 一 由 2 1 2 k g m 降低到 1 5 6 k g m 2 ， 降幅达 2 6 4 。从图 2 可以看出， 基准混凝土的磨损深度要明显大于涂装密封 固化剂的， 其表面被磨平的粗骨料较多。 图 2 混 凝土在涂装前后的磨损形态 扩散系数 D N E L 由4 1 71 0 c s 降低到 2 0 5 1 0 c m s ， 降 幅达 5 1 ； 电通 量 D 帆 由 2 0 1 8 C降低 到 1 2 9 2 C ， 改善较为显著。涂装混凝土在碳化 1 4 d 、 2 8 d 和 6 0 d时的碳化深度均小于基准混凝土， 6 0 d 碳化深度还 略小于基准 混凝 土 1 4 d的 ， 不 到 7 m m； 随着 碳化 龄期 的增加 ， 两种混 凝土 的碳化 深度 均增加 ， 但涂装 后 混