防腐涂層混凝土抗氯離子侵蝕性能研究

◎ 陳宇 深圳市興遠(yuǎn)工程有限公司

混凝土在土木工程建筑中的應(yīng)用非常多，在應(yīng)用的過程中常常會面臨混凝土耐久性不足的問題，從根本上看，氯離子侵蝕是導(dǎo)致混凝土耐久性不達(dá)標(biāo)的直接原因，因此，在混凝土的耐久性性能改進(jìn)中，就要從這一方面著手，使得混凝土具有較強(qiáng)的抗氯離子侵蝕能力。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，防腐涂層在混凝土中的應(yīng)用可以大大提升其抗氯離子侵蝕性能，但是，基于防腐涂層的差異性，其抗氯離子侵蝕性能也有所不同，需結(jié)合實(shí)際的需求，來選擇有效的防腐涂層。

1.混凝土耐久性的基本概述

工程建筑領(lǐng)域多以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，鋼筋混凝土的性能對建筑結(jié)構(gòu)的影響是非常直接的，當(dāng)鋼筋混凝土受到氯離子侵蝕時，氯離子會逐步滲入到混凝土保護(hù)層內(nèi)，隨著氯離子在鋼筋混凝土表面的逐步累積，勢必會使得混凝土的耐久性受到影響，當(dāng)氯離子濃度超出了正常標(biāo)準(zhǔn)時，鋼筋內(nèi)部就會出現(xiàn)銹蝕反應(yīng)，最終引起混凝土的體積膨脹，混凝土出現(xiàn)了嚴(yán)重的脹裂、層裂和剝落情況，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)被破壞以后，氯離子侵蝕現(xiàn)象將更為嚴(yán)重，處于反復(fù)的氯離子滲入、結(jié)構(gòu)破壞的循環(huán)狀態(tài)下，混凝土的正常使用壽命將難以保持。

根據(jù)混凝土的工程實(shí)踐，混凝土滲透性與密實(shí)度與孔隙特征等都有著緊密的關(guān)系，在實(shí)際的施工過程中，如果希望通過降低水灰比和摻加高效減水劑的方式來提高混凝土的抗氯離子侵蝕性能，其作用是十分有限的，而礦物摻合料的使用能夠進(jìn)一步細(xì)化混凝土孔隙結(jié)構(gòu)，并在原有混凝土基礎(chǔ)上改善界面區(qū)、提升其密實(shí)度，有效優(yōu)化混凝土的抗氯離子性能。在氯環(huán)境中如果使用防腐涂層法，不僅可以起到提升抗氯離子性能的作用，還可以有效避免氧氣、水分、二氧化碳等有害物質(zhì)的滲入。綜合來看，防腐涂層法在應(yīng)用時非常高效且便捷，且具有更好的經(jīng)濟(jì)性，對于阻擋氯離子的滲入具有重要的作用。

2.試驗(yàn)材料及方法

2.1 試驗(yàn)材料

本文以某公司生產(chǎn)的P·O42.5級水泥為基礎(chǔ)，其基本參數(shù)如表1所示，河砂為細(xì)骨料，粗骨料使用的是粒徑在5～20mm的碎石，高性能減水劑采用的是聚羧酸。

涂層材料主要包含了以下五種，如表2所示。

2.2 試驗(yàn)方法

在本次試驗(yàn)開展中，選用的是150mm×150mm×150mm的試件作為試驗(yàn)對象，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，采用電通量法來研究防腐涂層混凝土抗氯離子侵蝕性能。在試驗(yàn)過程中，要首先構(gòu)建電通量測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)內(nèi)包含了混凝土電通量測定儀主機(jī)、全自動測控軟件、SBS智能混凝土真空飽水機(jī)等要素。試驗(yàn)流程如下：（1）真空飽水：將前期所選好的混凝土試件放到SBS智能混凝土真空飽水機(jī)內(nèi)，隨后啟動真空泵，在真空泵運(yùn)行的過程中，混凝土石塊的壓強(qiáng)逐步降低，維持低壓強(qiáng)狀態(tài)至少3h，隨后在其中注入一定量的蒸餾水，維持1h的壓強(qiáng)，最后關(guān)閉真空泵，繼續(xù)維持18h的浸泡；（2）試件密封：在真空飽水處理作業(yè)結(jié)束以后，要立即采取相應(yīng)的方式來將試件孔洞填補(bǔ)起來，隨后，利用玻璃膠密封開展相應(yīng)的試驗(yàn)；（3）試件安裝：嚴(yán)格按照特定的安裝規(guī)范來保障試件安裝質(zhì)量，在試驗(yàn)槽內(nèi)注入NaCI溶液、NaOH，并將這些溶液分別與電源正負(fù)極連接起來；（4）電通量測試：接通電源，維持6h的通電時間，并隨時記錄電流數(shù)據(jù)。

表1 水泥的性能參數(shù)

表2 涂層材料基本參數(shù)

圖1

3.試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 水灰比對混凝土抗氯離子性能的影響

在不同的水灰比條件下，混凝土試件的電通量也存在著明顯的區(qū)別，如圖1所示，根據(jù)圖中顯示，當(dāng)水灰比越小時，混凝土中的水化產(chǎn)物則相對較多，而此時，在有限的空間條件下，混凝土試件的孔隙率也相對較小，因此，存在如下結(jié)論：在水灰比越大的情況下，混凝土孔隙率也越大，二者呈現(xiàn)出正向變化的關(guān)系，此時，混凝土具有更好的滲透性。混凝土試件通電量與水灰比之間存在指數(shù)衰減式的增大關(guān)系，當(dāng)水灰比達(dá)到一定值時，即使水灰比處于不斷的變化過程中，但混凝土滲透性在此變化范圍內(nèi)也保持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，這一現(xiàn)象是由于當(dāng)水灰比達(dá)到一定程度時，水的增加對混凝土水化產(chǎn)物的影響微乎其微。

3.2 單涂層多混凝土抗氯離子性能的影響

在試驗(yàn)過程中，分別采用環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚乙烯偏氯乙烯共聚乳液對選擇的混凝土試件開展單層涂刷保護(hù)，在此情況下，對比不同涂層條件下電通量的大小差異。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在不同的防腐涂料保護(hù)條件下，混凝土的滲透性都大大提升，但是，不同的涂層下，滲透性存在著明顯的差異，其中，聚乙烯偏氯乙烯共聚乳液的滲透性改良效果最優(yōu)，而環(huán)氧樹脂涂層的滲透性改良效果是三種涂層中最差的，與無涂層保護(hù)的情況相比，三種涂層保護(hù)條件下的電通量大大減小。

三種涂層保護(hù)條件下，混凝土試件的氯離子侵蝕深度變化也存在著一定的差異性，無論是哪種涂層，都對氯離子在混凝土試件中的侵蝕起到了重要的控制作用，在試驗(yàn)開展的過程中，其抑制作用是與干濕循環(huán)次數(shù)有著緊密的聯(lián)系的，當(dāng)干濕循環(huán)次數(shù)越多時，涂層對氯離子侵蝕的抑制作用就越突出，這一現(xiàn)象主要是由于氯離子在“傳播源”的一端就由于存在涂層的保護(hù)而實(shí)現(xiàn)了侵蝕控制，即使在后續(xù)存在“傳播途徑”因素，氯離子也難以發(fā)揮其侵蝕作用，也就使得氯離子的侵蝕滲透能力大大減弱。

3.3 多層涂層對混凝土抗氯離子性能的影響

在水灰比一定且保持穩(wěn)定的條件下，利用多涂層多混凝土試件加以有效保護(hù)以后，混凝土試件的電通量數(shù)值也存在著一定的差異。根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果分析，如果對混凝土采用的是雙涂層涂刷保護(hù)，，其電通量值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單涂層保護(hù)時的電通量值，而如果對混凝土試件采用的是三涂層保護(hù)方式，而電通量值同樣要低于雙涂層條件下的電通量，四涂層保護(hù)條件下，混凝土完全成為了不滲透體。因此，根據(jù)這一試驗(yàn)結(jié)果，可以判定，多涂層涂刷多混凝土抗?jié)B性能的優(yōu)化效果非常明顯，如果從經(jīng)濟(jì)性的角度來分析，雙涂層保護(hù)下的效果是最優(yōu)的。

4.結(jié)束語

近年來，在工程建設(shè)領(lǐng)域，防腐涂層在混凝土中的應(yīng)用使得混凝土的性能得以優(yōu)化，不僅有效提升了混凝土的耐久性和抗?jié)B性，還使得混凝土的使用壽命大大延長，在未來的工程建設(shè)領(lǐng)域，防腐涂層保護(hù)法在混凝土結(jié)構(gòu)中將有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。