一種混凝土用表面保護(hù)劑對(duì)耐久性的影響

鄧明超，張文耀，李令林

（江蘇名和集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212028）

一種混凝土用表面保護(hù)劑對(duì)耐久性的影響

鄧明超，張文耀，李令林

（江蘇名和集團(tuán)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212028）

本文研究了一種自制的混凝土用表面保護(hù)劑對(duì)混凝土耐久性的影響。將其涂覆于混凝土表面，不僅可在混凝土表面形成憎水性的薄膜，還可滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土內(nèi)部膠凝材料反應(yīng)，提升內(nèi)部混凝土的致密性。使用后混凝土的回彈值及碳化深度、抗凍等級(jí)等耐久性能都得到了顯著的提升。

混凝土；表面保護(hù)；耐久性

0 前言

表層混凝土是混凝土的一個(gè)重要組成部分，鋼筋保護(hù)、抗外界侵蝕等都由表層混凝土承擔(dān)。因此提高表層混凝土的致密性、強(qiáng)度、硬度等指標(biāo)顯得尤為重要。表層混凝土的質(zhì)量缺陷將對(duì)混凝土的耐久性產(chǎn)生重大的影響，裂紋、碳化以及侵蝕都將大幅度削減混凝土的服役壽命[1-3]。

目前，各種類型的表面保護(hù)劑層出不窮，將其涂覆在混凝土表面，可以起到減緩混凝土碳化，提高混凝土表面強(qiáng)度和硬度的作用。但這些表面保護(hù)劑也存在著一定的缺陷，僅作用于混凝土表面，一旦失效，其保護(hù)作用將蕩然無(wú)存。此外，有些有機(jī)保護(hù)劑在混凝土表面形成韌性較高的膜，降低混凝土的回彈值，影響混凝土基底與后續(xù)涂覆材料的粘結(jié)[1]。

本文利用氟硅酸鎂、硅酸鋰、偏鋁酸鈉等凝膠化作用提高表層混凝土的致密性，利用三乙醇胺、乙醇加強(qiáng)表層物質(zhì)的擴(kuò)散作用，及聚二甲基硅氧烷乳液來(lái)改善混凝土的表面狀態(tài)。綜合以上技術(shù)要點(diǎn)制備出一種混凝土用表面保護(hù)劑，其不僅可在混凝土表面形成憎水性的薄膜，還可滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土內(nèi)部膠凝材料反應(yīng)，提升內(nèi)部混凝土的致密性，在擴(kuò)散效應(yīng)的作用下，在混凝土由表至內(nèi)形成了一個(gè)致密性、強(qiáng)度、硬度的梯度，形成了類似于牙釉質(zhì)的結(jié)構(gòu)，由表至內(nèi)性能逐漸遞減，全面保護(hù)內(nèi)部混凝土不受侵蝕。

1 原材料

（1）水泥：鶴林 P·O42.5 水泥，28d 水泥強(qiáng)度為48.8MPa。

（2）礦粉：常州友邦礦粉，需水量 98%，比表面積415m2/kg，28d 活性指數(shù) 105%。

（3）粉煤灰：鎮(zhèn)江諫壁Ⅱ級(jí)灰，45μm 方孔篩篩余15%，燒失量 1.8%，需水量比 99%。

（4）細(xì)骨料：Ⅱ 區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù) 2.7，含泥量 1.4%。

（5）粗骨料：碎石，5～25mm 連續(xù)級(jí)配。

（6）表面保護(hù)劑：所用氟硅酸鎂、硅酸鋰、偏鋁酸鈉、三乙醇胺、乙醇均為工業(yè)品，其中三乙醇胺的質(zhì)量濃度為99%，乙醇的質(zhì)量濃度為 95%，聚二甲基硅氧烷乳液的粘度為 200～2000cs。

（7）水：市政自來(lái)水。

（8）減水劑：鎮(zhèn)江特密斯 PCA，減水率 25%。

2 試驗(yàn)方法

表面保護(hù)劑的制備：按質(zhì)量份將 10 份聚二甲基硅氧烷乳液溶于 5 份乙醇中，將 20 份氟硅酸鎂、10 份硅酸鋰、3份偏鋁酸鈉、1 份三乙醇胺溶于 51 份水中，然后將兩種溶液混合均勻后得到乳白色液體即為混凝土表面保護(hù)劑。

測(cè)試方法參照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法》、GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ/T 23—2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，測(cè)試的項(xiàng)目包括涂覆前后混凝土的回彈值、碳化深度、抗氯離子滲透性能（電通量法）、抗凍等級(jí)，調(diào)整混凝土的配合比，分別檢測(cè)涂覆前后低、中、高強(qiáng)度等級(jí)（C15/C30/C50）混凝土的相應(yīng)耐久性能指標(biāo)。混凝土配合比見表 1。

表1　混凝土配合比 kg/m3

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

按照表1指定的配合比分別拌制 C15、C30、C50 三種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，一組作為基準(zhǔn)樣，另一組硬化后即在混凝土的表面涂覆制備好的表面保護(hù)劑，作為涂覆樣。分別參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試它們的各項(xiàng)性能，結(jié)果見表 2。

3.1 表面保護(hù)劑涂覆前后回彈值的差異

參照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學(xué)試驗(yàn)方法》和JGJ/T 23—2011《回彈法檢測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程》分別檢測(cè)基準(zhǔn)混凝土的 28d 抗壓強(qiáng)度和涂覆了表面保護(hù)劑混凝土的 28d 及 60d 回彈值。

表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 28d 和 60d回彈值都有著明顯的提升，隨著混凝土強(qiáng)度的提升，這種差異更為明顯，此外，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，涂覆前后的差異也隨之增大，這可能是由于表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，混凝土內(nèi)部的水分不易散失，膠凝材料的水化更為充分，這對(duì)于水膠比相對(duì)較小的高強(qiáng)度混凝土更為有利。良好的鎖水性能使得長(zhǎng)齡期的混凝土性能更容易得到保證。

表2　表面保護(hù)劑涂覆前后回彈值的差異

3.2 表面保護(hù)劑涂覆前后碳化深度的差異

參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》分別對(duì) C15、C30、C50 混凝土涂覆前后的碳化深度進(jìn)行檢測(cè)。

表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 14d 和 28d碳化深度均有著顯著的改善。對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土而言，碳化的改善更為明顯。由于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的水膠比較高，混凝土自身的致密性較差，因此其抗碳化能力也較弱，對(duì)其表面涂覆后，表層混凝土致密性的改善使其抗碳化性能顯著提升。

3.3 表面保護(hù)劑涂覆前后抗氯離子滲透性能的差異

參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》分別對(duì)三種強(qiáng)度等級(jí)混凝土涂覆前后的抗氯離子滲透性能（電通量法）進(jìn)行檢測(cè)。

表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗氯離子滲透性能均有一定程度的改善，其中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗氯離子滲透性能改善尤為明顯，這是由于低強(qiáng)度等級(jí)混凝土表面層的致密性在涂覆前后改變得最為突出所致。

3.3 表面保護(hù)劑涂覆前后抗凍等級(jí)的差異

參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》分別對(duì)三種強(qiáng)度等級(jí)混凝土涂覆前后的抗凍等級(jí)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果以動(dòng)彈性模量下降至 60% 為終點(diǎn)。

表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗凍等級(jí)都有一定的提升，由于表面層變得致密，表面層的孔徑細(xì)化，使得冰漲壓力減小，另外，由于表面層致密度的提高，外部環(huán)境的水不易擴(kuò)散至混凝土內(nèi)部，使得混凝土內(nèi)部參與體積漲縮的水量減少，因此，各強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗凍等級(jí)都得到改善。

4 結(jié)論

（1）表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 28d 和60d 回彈值都有著明顯的提升，隨著混凝土強(qiáng)度的提升以及時(shí)間的延長(zhǎng)，這種差異更為明顯。

（2）表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 14d 和28d 碳化深度均有著顯著的改善。對(duì)于低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土而言，碳化的改善更為明顯。

（3）表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗氯離子滲透性能均有一定程度的改善，其中低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土抗氯離子滲透性能改善尤為明顯。

（4）表面保護(hù)劑涂覆于混凝土表面后，各強(qiáng)度等級(jí)混凝土的抗凍性能都有一定的提升。

[1] 石亮，劉建忠，劉加平．聚合物涂層對(duì)混凝土碳化的影響及作用機(jī)理[J]．東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,(40): 208-212．

[2] 鄒濤，李珍，韓煒，等．混凝土表面保護(hù)材料的研究進(jìn)展[J]．混凝土，2008( 12): 66-68．

[3] 薛永杰，侯浩波，査進(jìn)．高燒失量粉煤灰對(duì)水泥漿體的力學(xué)和耐久性能的影響研究[J]．粉煤灰，2007, (4): 24-26．

［通訊地址］江蘇省鎮(zhèn)江市金潤(rùn)大道 87 號(hào)（212028）

鄧明超（1981—），男，工程師，從事水泥基建筑材料的生產(chǎn)與研究。