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　　在我國西北地區,混凝土遭受著凍融循環和鹽類侵蝕的雙重破壞作用,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類常用的涂料即水性滲透型無機防水劑、水泥基滲透非結晶型防水材料和水泥基滲透結晶型防水材料分別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非常好。此研究可為滲透型防水涂料在我國西北地區混凝土工程中的應用提供理論依據。

　　中圖分類號:TU528.32  文獻標識碼:A  文章編號:1672—1144(2010)01—0069—02

　　我國西北地區不僅氣候寒冷,而且擁有較多的鹽漬土區域,在這樣惡劣的環境中混凝土常常遭受著鹽類侵蝕和凍融循環的雙重破壞作用,使混凝土工程面臨著嚴峻的耐久性問題[1]。抗鹽凍性與混凝土材料本身的滲透性密切相關,而環境因素對混凝土的物理、化學侵蝕多從表面開始,故提高表層混凝土的抗滲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滲性的主要措施之一[2~4]。本文結合當地的氣候特征,選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用提供理論依據。

　　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;粗集料為石灰巖碎石,5mm~10mm連續級配,表觀密度為2.71g/cm3;脫模劑為肥皂水。混凝土配合比及其28d強度見表1。混凝土采用強制式攪拌機攪拌,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,標準養護。

　　1.2滲透型防水涂料及其作用機理

　　(1)水泥基滲透結晶型防水材料:Penetron401防水涂料,深灰色粉狀固體,美國ICS/PENETRON國際有限公司生產,用代號“P”表示。

　　Penetron防水材料是由硅酸鹽水泥、特殊的活性化學物質、石英砂等配制而成的一種粉狀水泥基滲透結晶型防水材料。與水作用后,材料中含有的活性化學物質通過載體向混凝土內部滲透,在混凝土中形成不溶于水的硅酸鈣等結晶體,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,北京領邦施而固新材料股份有限公司生產,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晶型材料,以高強度水泥、活性物質、微硅粉配制,并經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,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,經混合反應而成。具有較高滲透性,直接噴涂于混凝土表面,能迅速滲入內部,與水泥石中的堿類物質反應生成不溶于水的針片狀硅酸鈣晶體,從而堵塞內部孔隙,增加密實度,形成可靠的耐久防水層[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,凍融介質為濃度3.5%的NaCl溶液和濃度5%的Na2SO4溶液[10],在試件標準養護至14d時(包含成型脫模時間),取出試件,按規定方法涂刷涂料,繼續標養至24d時,浸入凍融介質中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,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量。當試件的相對動彈性模量下降至60%或質量損失達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,所不同的是水泥基滲透非結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時的質量損失和相對動彈性模量變化規律。

　　由圖1可知,經過20次凍融循環后,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,導致混凝土的整體抗滲性降低,使鹽溶液較多的進入到混凝土內部,在結冰壓等因素作用下使內部結構遭到破壞[11]。P試件和U試件分別在40次和60次凍融循環后破壞。由于水泥基滲透結晶型防水涂料和水泥基滲透非經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強度[7],故U試件的抗鹽凍性較好。M試件經過80次凍融循環后破壞,其抗鹽凍能力非常好。

　　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試驗的質量損失和相對動彈性模量變化規律。

　　由圖2可知,空白試件在80次凍融循環后,在溶液凍結時產生的膨脹壓、低溫時硫酸鈉以Na2SO4·10H2O結晶析出而產生的結晶壓以及腐蝕產物的內應力等因素的綜合作用下破壞[12]。

　　P試件U試件變化規律基本一致,由于涂層的保護作用在100次凍融循環后破壞,M試件則因水性滲透型防水劑的作用在120次凍融循環后破壞。

　　結語

　　(1)試驗結果表明:水泥基滲透結晶型涂料、水泥基滲透非結晶型涂料、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非常好,水泥基滲透結晶型涂料和水泥基滲透非結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。

　　參考文獻:

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　　[2]孟振全,吳振璉.表面滲透性對混凝土耐久性的影響[J].防滲技術,1997,3(4):6-10.[3]李漠,管小軍.表面涂層對混凝土抗氯離子滲透性能的影響[J].新型建筑材料,2006,(11):52-53.

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　　[5]倪奕能,李姍姍.Penetron防水涂料改善混凝土性能的試驗研究[J].廣東建材,2007,(5):14-16.

　　[6]沈春林.水泥基滲透結晶型防水材料[M].北京:化學工業出版社,2005.

　　[7]聞寶聯,王新剛,田文麗,等.水泥基滲透非結晶型防水材料及在結構病害治理上的應用[J].新型建筑材料,2006,(2):22-23.

　　[8]方明暉,王征.HM1500無機水性水泥密封防水劑的性能和應用[J].化學建材,1992,(6):249-251.

　　[9]JC/T1018-2006.水性滲透型無機防水劑[S].北京:中國建材工業出版社,2006.

　　[10]楊文萃,葛勇,常傳利,等.混凝土在鹽溶液中的抗凍性[J].低溫建筑技術,2007,(1):1-4.

　　[11]魏廣和,張玉生,慕儒.氯化鈉溶液對混凝土抗凍性的影響[J].工業建筑,2001,31(10):50-53.

　　[12]葛勇,楊文萃,袁杰,等.混凝土在硫酸鹽溶液中抗凍性的研究[J].混凝土,2005,(8):71-73,79.