摘要：在我國西北地區(qū)，混凝土遭受著鹽類侵蝕和凍融循環(huán)的雙重破壞作用，研究其抗鹽凍性對于工程安全及使用年限意義重大。采用3類常用的涂料即水泥基滲透結(jié)晶型防水材料、水泥基滲透非結(jié)晶型防水材料和水性滲透型無機防水劑分別2次涂刷混凝土表面，在3.5%NaCl溶液和5%Na2SO4溶液中對混凝土進行“快凍”試驗。試驗結(jié)果表明，3種類型的涂料都可以提高混凝土的抗鹽凍性能，其中無機水性水泥密封防水劑效果最好。此研究可為滲透型防水涂料在我國西北地區(qū)混凝土工程中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
我國西北地區(qū)不僅氣候寒冷，而且擁有較多的鹽漬土區(qū)域，在這樣惡劣的環(huán)境中混凝土常常遭受著鹽類侵蝕和凍融循環(huán)的雙重破壞作用，使混凝土工程面臨著嚴峻的耐久性問題[1]?？果}凍性與混凝土材料本身的滲透性密切相關(guān)，而環(huán)境因素對混凝土的物理、化學(xué)侵蝕多從表面開始，故提高表層混凝土的抗?jié)B性無疑是解決混凝土鹽凍破壞的一條有效途徑，而使用滲透型防水涂料則是提高表層混凝土抗?jié)B性的主要措施之一[2~4]。本文結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣鳎x用目前市場上常用的3種不同類型的滲透型防水涂料，通過快凍試驗研究了防水涂料對混凝土抗鹽凍性的影響，從而為此類材料的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。
1試驗
1.1混凝土原材料與配合比
本試驗采用拉法基P·O42.5R水泥;細集料為細度模數(shù)為2.7的中砂，表觀密度為2.52g/cm3，顆粒級配良好;粗集料為石灰?guī)r碎石，5mm~10mm連續(xù)級配，表觀密度為2.71g/cm3;脫模劑為肥皂水?；炷僚浜媳燃捌?8d強度見表1?；炷敛捎脧娭剖綌嚢铏C攪拌，機械振動，鋼模成型，新拌混凝土具有較好的和易性，坍落度為55mm。試件振動密實后，在其表面覆蓋塑料薄膜，24h后脫模，標準養(yǎng)護。
1.2滲透型防水涂料及其作用機理
(1)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料:Penetron401防水涂料，深灰色粉狀固體，美國ICS/PENETRON國際有限公司生產(chǎn)，用代號“P”表示。
Penetron防水材料是由硅酸鹽水泥、特殊的活性化學(xué)物質(zhì)、石英砂等配制而成的一種粉狀水泥基滲透結(jié)晶型防水材料。與水作用后，材料中含有的活性化學(xué)物質(zhì)通過載體向混凝土內(nèi)部滲透，在混凝土中形成不溶于水的硅酸鈣等結(jié)晶體，填塞毛細孔道，使混凝土致密，防水[5，6]。
(2)水泥基滲透非結(jié)晶型防水材料[7]:施而固US-1510防水涂料，藍灰色粉狀固體加白色乳液，北京領(lǐng)邦施而固新材料股份有限公司生產(chǎn)，用代號“U”表示。
US-1510防水涂料是一種聚合物改性水泥基滲透非結(jié)晶型材料，以高強度水泥、活性物質(zhì)、微硅粉配制，并經(jīng)亞克力聚合物增強劑改性而成。亞克力增強劑能夠改善水泥基防水材料的物理性能，微硅粉與水泥石中的游離鈣生成極小的球狀非晶態(tài)水化硅酸鈣，從而填充、密實水泥石中的孔隙[7]。
(3)水性滲透型無機防水劑:M1500無機水性水泥密封防水劑，半透明狀液體，杭州眾城防水工程有限公司生產(chǎn)，用代號“M”表示。
M1500無機防水劑以堿金屬硅酸鹽溶液為基料，加入催化劑、助劑，經(jīng)混合反應(yīng)而成。具有較高滲透性，直接噴涂于混凝土表面，能迅速滲入內(nèi)部，與水泥石中的堿類物質(zhì)反應(yīng)生成不溶于水的針片狀硅酸鈣晶體，從而堵塞內(nèi)部孔隙，增加密實度，形成可靠的永久防水層[8，9]。
1.3試驗方法
1.3.1混凝土抗鹽凍試驗
采用40mm×40mm×160mm的棱柱體試件，凍融介質(zhì)為濃度3.5%的NaCl溶液和濃度5%的Na2SO4溶液[10],在試件標準養(yǎng)護至14d時(包含成型脫模時間),取出試件，按規(guī)定方法涂刷涂料，繼續(xù)標養(yǎng)至24d時，浸入凍融介質(zhì)中4d，然后放入TDR混凝土快速凍融實驗箱中開始快凍試驗。為了精確記錄混凝土的性能變化過程，將測試間隔定為20次凍融循環(huán)，并且每次間隔期間更換一次鹽溶液，采用相對動彈性模量和質(zhì)量損失作為評定指標。采用DT16-W動彈儀自動測定動彈性模量，采用感量為0.1g的電子天平測定試件質(zhì)量。當(dāng)試件的相對動彈性模量下降至60%或質(zhì)量損失達5%時[10],評定混凝土完全破壞。
1.3.2涂料涂刷每種涂料均分為兩次涂刷，每次涂刷之前試件均須處于飽和面干狀態(tài)，所不同的是水泥基滲透非結(jié)晶型防水材料在第一遍涂刷完約12h后才可以涂刷第二遍。每種涂料單次涂刷用量及比例見表2。
2·試驗結(jié)果與分析
2.1在3.5%NaCl溶液中涂料對混凝土抗鹽凍性的影響
圖1為不同類型的混凝土試件在3.5%NaCl溶液中進行凍融循環(huán)時的質(zhì)量損失和相對動彈性模量變化規(guī)律。
由圖1可知，經(jīng)過20次凍融循環(huán)后，K試件因相對動彈性模量下降至60%以下而破壞，這是由于試件水灰比較大，導(dǎo)致混凝土的整體抗?jié)B性降低，使鹽溶液較多的進入到混凝土內(nèi)部，在結(jié)冰壓等因素作用下使內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞[11]。P試件和U試件分別在40次和60次凍融循環(huán)后破壞。由于水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料和水泥基滲透非經(jīng)晶型防水涂料都可以密實混凝土，且涂層本身也都能夠起到防護作用[6，7],故提高了混凝土的抗鹽凍能力。但二者的組成成分和作用機理卻不盡相同，水泥基滲透非結(jié)晶型防水涂料中特有的聚合物增強劑，提高了涂層的韌性、密實性以及涂層與基層材料的粘結(jié)強度[7],故U試件的抗鹽凍性較好。M試件經(jīng)過80次凍融循環(huán)后破壞，其抗鹽凍能力最好。
2.2在5%Na2SO4溶液中涂料對混凝土抗鹽凍性的影響
圖2為不同類型的混凝土試件在5%的Na2SO4溶液中進行凍融循環(huán)試驗的質(zhì)量損失和相對動彈性模量變化規(guī)律。
由圖2可知，空白試件在80次凍融循環(huán)后，在溶液凍結(jié)時產(chǎn)生的膨脹壓、低溫時硫酸鈉以Na2SO4·10H2O結(jié)晶析出而產(chǎn)生的結(jié)晶壓以及腐蝕產(chǎn)物的內(nèi)應(yīng)力等因素的綜合作用下破壞[12]。
P試件U試件變化規(guī)律基本一致，由于涂層的保護作用在100次凍融循環(huán)后破壞，M試件則因水性滲透型防水劑的作用在120次凍融循環(huán)后破壞。
結(jié)語
(1)試驗結(jié)果表明:水泥基滲透結(jié)晶型涂料、水泥基滲透非結(jié)晶型涂料、水性滲透型無機防水劑都可以提高混凝土在3.5%NaCl溶液中的抗鹽凍能力。涂料對提高混凝土抗氯鹽凍融能力的作用大小依次為:M>U>P。
(2)3種類型的涂料均可以提高混凝土在5%Na2SO4溶液中的抗鹽凍能力，水性滲透型無機防水劑效果最好，水泥基滲透結(jié)晶型涂料和水泥基滲透非結(jié)晶型涂料的作用效果基本一致，且均低于水性滲透型無機防水劑。
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