水泥基渗透结晶材料对提高混凝土抗碳化性能影响研究.pdf

2 0 1 1年 第 1 0期 (总 第 2 6 4 期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 1 ( T o t a l No 2 6 4 ) 混 凝 Co n c r e t e 土 原材料及辅助 物料 M ATERI AI AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 1 0 0 2 7 水泥基渗透结晶材料对提高混凝土抗碳化性能 影响研究 吴建华 ，邓少桢 ， ，张加运 ，何 ( 1 重庆大学 材料科学与工程学院，重庆 4 0 0 0 4 5 ；2 兵 ，钟佩华 ，孙锦 z 重庆永固新型建材有限公司，重庆 4 0 0 0 4 5 ) 摘要： 抗碳化性能是混凝土耐久性的重要指标之一。 试验通过对普通混凝土和粉煤灰混凝土涂刷水泥基渗透结晶材料， 研究渗透结晶 材料在混凝土不同水化阶段涂抹时抗碳化防护效果和不同使用阶段的抗碳化修补效果。 关键词： 水泥基结晶渗透材料；混凝土碳化性能；不同水化阶段；已碳化 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 2 6 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 0 0 0 8 5 0 2 St udy on t he e ffe c t of c eme nt i t i ou s c a pi l l a r y c r ys t al l i ne wat e r pr oof i n g ma t er i a l s on enh anc i ng c on cr e t e a n t i -c a r boni z a t i on pr ope r t y W U J i a n - hu a ， DE NG S h a o - z he n ， ZHANG J i a - yu n ， HE B抽 ， ZHONG Pe i - h u a ， SUN J i n ( 1 Ma t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e ri n gI n s t i t u t e ， C h o n g q i n gU n i v e r s i t y ， C h o n g q i n g4 0 0 0 4 5 ， C h i n a ； 2 C h o n g q i n g Yo n g g u Ne w T y p e B a i l d i n g Ma t e ri a l s C o ， L t d ， C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： A n t i c a r b o n i z a t i o n p r o p e y i s o n e o f t h e mo s t i mp o a n t i n d e x e s o f c o n c r e t e d u a r a b i l i ty B a s e d o n p a i n t in g c e me n t i t i o u s c a p i l l a r y c r y s t a l l i n e wa t e r p r o o fi ng ma t e ria l o n o r d i n a ry c o n c r e t e a n d fly a s h c o n c r e t e ， t h e t e s t i s i n t e n d e d t o s tud y t he ma t e r i a l S a n t i c a r b o n i z a t i o n e ffe c t whe n p a i nts i n d i ffe r e n t h y d r a t i o n ph a s e s a n d i t s a n t i c arb o n i z a t i o n r e pa i r i n g e ffe c t i n d i ffe r e nt s t a ge Ke y wor ds ： c e me n t i t i o u s c a p i l l a r yc r y s t a l l i n ewa t e r p r o o fin gma t e r i a l ； c o n c r e t e a nt i c arb o n i z a t i o np r o p e r t y； d i ffe r e n t h y d r a t io np h a s e s ； c a r b o n i z a t i o n 0 引 言 抗碳化性是混凝土耐久性的重要指标之一。 提高混凝土的 抗碳化性能是指提高混凝土抵抗空气中二氧化碳气体在一定 湿度条件下渗透进入混凝土内部 ， 与氢氧化钙发生反应生成碳 酸钙和水， 使混凝土的碱度降低的能力。 碱度降低使钢筋表面具 有保护作用的钝化膜不能稳定存在， 钢筋容易产生锈蚀_1 _ ， 而引 起钢筋体积膨胀， 最终造成混凝土的破坏。 为提高混凝土的抗碳化陛能， 在混凝土发生碳化的条件中， 可 以通过采取一定的措施将混凝土与外界空气隔离开来 ， 阻断二氧 化碳的渗入。 水泥基渗透结晶材料具有随水渗入本身多孑 L 的混凝 土内部的能力， 使混凝土表面更为密实， 从而阻碍二氧化碳气体进 入混凝土内部发生碳化作用， 是提高混凝土抗碳化胜的有效方法。 本研究选用 目前市场上常用的水泥基渗透结晶材料， 通过 特定的方案进行碳化试验 ， 研究水泥基渗透结晶材料对处于不 同阶段的混凝土的抗碳化性能的影响， 从而为更加科学合理使 用该材料来提高混凝土的抗碳化性提供必要的理论依据。 1 水泥基渗透结晶材料对提 高混凝土抗碳化 性 的机 理 由于混凝土本身的多孔结构， 为外部物质渗透进入其内部 提供了可能性。 水泥基渗透结晶防水材料是以硅酸盐水泥或普 通硅酸盐水泥、 石英砂等为基材， 掺人活性化学物质组成。 它主 收稿 日期 ：2 0 1 1 _ J0 4 2 3 要通过溶有活性化学物质的水溶液沿较大的孔隙向混凝土内部 流动， 从而把活性化学物质带入到混凝土内部， 并在水这一溶剂 内， 使各物质发生化学反应产生结晶体， 堵塞混凝土中的毛细孔 ， 在混凝土表面形成致密的保护层2 。 从而阻断混凝土与外部的 接触机会， 使其不受或减轻外部不利因素的影响， 提高耐久性。 2 原材料和试验方法 2 1 原材料 水泥： 天助牌 P o4 2 5 R级水泥。 粉煤灰： I 级粉煤灰。 集料： 粗集料为普通碎石 ， 粒级( 5 1 0 mm、 1 0 2 0 i n l 1 按 比 例 4 ： 6 混合) ， 细集料为岳阳砂 ， 细度模数 2 8 。 水： 自来水。 减水剂： 汇典聚羧酸减水剂。 水泥基结晶渗透材料 ： 选用广州台实牌 T s 2 0渗透结晶型 防水涂料。 2 2试验 方 法 2 2 1 混凝土试件的制作与养护 按GB T 5 0 0 8 2 -2 0 0 2 ( 普通混凝土长期性能和耐久性能试验 方法 的规定制作混凝土试件， 以3 个为 1 组。 混凝土配合比见表 1 。 将已成型的混凝土试件用钢丝刷将试件各面刷毛、 清除油 污， 清洗干净并除去浮水后， 移人温度为( 2 0 + 2 ) 、 湿度为9 5 的标准养护室进行养护。 8 5 表 1 试验用混凝土配合比 2 2 2 涂刷涂料 依照产品使用说明， 以质量比为 5 ( 粉剂 ) ： 2 ( 水) 进行充分 搅拌配成使用涂料， 然后在混凝土处于不同龄期时使用毛刷均 匀涂刷。 尽量使涂层厚度保持在 1 i n -n ， 以满足试验要求， 达到 合理效果。 2 2 3 涂刷涂料试件的养护 在试件涂刷结晶渗透材料 4 h后， 将试件放人温度为( 2 0 2 ) 的水中养护， 再按照试验要求进行相关碳化试验。 2 2 4 试验方法 ( 1 ) 混凝土不同水化阶段涂刷渗透结晶材料。 在混凝土龄 期分别达到 3 、 7 、 1 4 d时( 试件编号分别为 ： H 3 、 H7 、 H1 4 ， F H3 、 F H7 、 F H1 4 ) 将试件放入水中浸泡 2 h ， 取出后用湿布擦干试件 表面使其处于饱和面干状态， 后按规定方法涂刷渗透结晶材料； 在试件涂刷渗透结晶材料 4 h后， 将试件放人温度为( 2 0 2 ) 的水 中养护 ， 使试件总龄期达到 2 8 d ； 分别测试 3 、 7 、 l 4 、 2 8 d的试件基准面和涂刷涂料面的碳化深度。 具体操作按照 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 2 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准 进行。 ( 2 ) 混凝土不同碳化阶段涂刷渗透结晶材料。 将碳化时 间达到 3 、 7 、 1 4 、 2 1 d的试件( 试件编号分别为： T H3 、 T H7 、 T H1 4 、 T H 2 1 ， T F H3 、 T F H7 、 T F H1 4 、 T F H 2 1 ) ， 放入水中浸泡 2 h ， 取出后 用湿布擦干试件表面使其处于饱和面干状态， 后按规定方法涂 刷渗透结晶材料； 在试件涂刷渗透结晶材料 4 h后， 将试件放 入温度为( 2 0 2 )的水中养护 7 d ； 将各试件继续进行碳化 1 4 d ， 并测试此时试件的基准面和涂刷涂料面的碳化深度。 具体 操作按照 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 2 普通混凝土长期性能和耐久性能 试验方法标准 进行。 3 试验 结果与分析 3 1 碳化深度随渗透结晶材料涂刷时间不同的变化 3 1 1 试验结果 试件龄期分别为 3 、 7 、 1 4 d时涂刷渗透结晶材料， 分别在 碳化时间达到 3 、 7 、 1 4 、 2 8 d时测定试件的碳化深度。 测定结 果见表 2 。 表 2 混凝土不同养护龄期涂刷渗透结晶材料试件的碳化深度n lr fl 8 6 3 1 2 试验结果分析 从表 2可以得出： 无论是未涂刷渗透结晶材料的试件还 是涂刷了渗透结晶材料的试件， 它们的碳化深度均随着碳化时 间的增加而增加 ； 掺加粉煤灰的混凝土试件 ， 不论涂刷渗透 结晶材料与否 ， 其碳化深度都相应大于未掺加粉煤灰的试件 ； 不论在碳化的哪个阶段 ， 涂刷了渗透结晶材料的试件其碳化 深度均小于未涂刷渗透结晶材料的试件 ； 不论是普通混凝土 还是粉煤灰混凝土， 越是在水化的早期阶段涂刷渗透结晶材料， 其各个碳化时间的碳化深度越小。 也就是说， 在混凝土成型后， 越早涂刷渗透结晶材料， 对提高其抗碳化性越有利。 从所有未涂 刷渗透结晶材料的试件也可以得出， 在水化早期阶段 ， 加强水 养护也可在一定程度上提高其抗碳化性； 从 2 8 d时的碳化深 度可知， 渗透结晶材料对提高粉煤灰混凝土的抗碳化性效果要 优于普通混凝土。 3 2 渗透结晶材料 对 已碳化混凝 土抵抗继续碳化性 能 的影响 3 2 1 试验结果 对碳化时间已达 3 、 7 、 l 4 、 2 1 d的混凝土， 一面进行涂刷渗透 结晶材料 ， 对立面作为空白对比， 在水中养护 7 d后， 再继续进 行碳化 1 4 d ， 测量其碳化深度。 试验结果如表 3所示。 表 3 不 同碳化龄期涂刷涂料后继 续碳化 的碳化深度 3 2 2 试验结果分析 从表 3 可以得出： 不论是普通混凝土还是粉煤灰混凝土， 不 论前期碳化时间长短， 其最终碳化深度的差别都不大。 即水泥基 渗透结晶材料对于已碳化混凝土的碳化修补效果并不特别显 著。 究其原因， 可能是因为渗透结晶材料在配置成涂料后， 其水 灰比大， 在养护阶段绝大部分的水以气体的形式扩散出来， 在涂 层内部形成许多小孔洞， 降低了其保护层的作用。 同时， 由于混 凝土已经有了部分的碳化破坏 ， 其表面已经形成了较原混凝土 下转第 8 9页