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水性渗透型无机防水剂渗透性与混凝土耐久性的相关性

返回列表 来源: 发布日期: 2018.04.03

防水剂

水性渗透型无机防水剂冻融破坏是指混凝土在负温与正温交替循环作用下发生表面剥落、开裂、强 度降低、结构疏松乃至破坏的现象。这种破坏在接触水又受冻的环境下容易发生, 所以抗冻性也是混凝土耐久性的一项重要指标。

材料微观结构决定了其宏观的行为。决定渗透性的主要微观结构指标如混凝 土的密实度、孔隙构造和数量,同时也是混凝土抗冻性的重要因素。因此混凝土 的渗透性一定程度上反映了其抵抗冻融破坏的能力。已有试验表明混凝土渗透性 与抗冻性之间存在较好的相关性。
干燥的混凝土不会遭受冰冻破坏。由于混凝土含水率存在一个临界饱和度,
在湿环境中,水渗入混凝土内部并达到这个临界饱和度,在冻结时产生的压力大 于周围水泥浆体的抗拉强度而产生微裂缝。混凝土经充分养护后含水率可能低于 临界饱和度,但如果其渗透性较高,且暴露于潮湿环境时,可以再次达到或超过 临界饱和度。

因此,对处于冻融环境中的混凝土,其渗透性非常重要。渗透性不仅控制着 冻结时与内部水的移动有关的渗透压力,而且控制着冰冻前的临界饱和度。

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(2) 碳化与渗透性
研究表明,混凝土碳化是影响混凝土耐久性的一个重要因素。一般情况下, 早期混凝土呈较强的碱性(一般,pH>12.5),当空气、土壤、地下水等环境中的 酸性气体(如C02、S02等)或液体侵入混凝土中,与水泥石中的碱性物质发生 化学反应,使pH下降,称为混凝土的中性化。其中,由空气中的C02所引起的 中性化过程称为混凝土的碳化。
混凝土的碳化是伴随着C02气体向混凝土内部扩散,溶解于混凝土孔隙内的 水,再与各水化产物发生碳化反应这样一个复杂的物理化学过程。研究表明,混 凝土的碳化速度取决于C02气体的扩散速度及<:02与混凝土成分的反应性。混凝 土的渗透性在很大程度上决定着C02的扩散速度,从而影响着混凝土的抗碳化性
能。
许多研究证明混凝土的碳化与渗透指标(吸水性、气体渗透性、氯离子扩散 性等)具有较好的相关性。
1) 碳化深度与吸水性关系。有调查研究表明碳化深度随吸水量的增大而呈 线性增加趋势。
2) 碳化深度与气体渗透性关系。混凝土的碳化性能很大程度上取决于C02 在混凝土中的扩散速度,因此也就必然受混凝土气体渗透性的影响。有试验结果 表明,混凝土碳化深度的平方与空气渗透系数成良好的线性关系。
3) 碳化深度与氣离子扩散性。有试验结果表明,两者间有较好的相关性[181。
(3) 碱一集料反应与渗透性
碱一集料反应是指混凝土中的碱性物质与具有碱活性的集料间发生的化学反 应。这种反应引起明显的混凝土体积膨胀和开裂,改变混凝土的微结构,是影响 混凝土耐久性的最主要因素之一。碱一集料反应实际是混凝土中某些活性矿物集 料与混凝土中的碱性溶液之间的反应。
混凝土发生碱一集料反应的条件是集料的碱活性、水泥的含碱量或其他途径 得到碱以及潮湿的外部环境。研究[19’2(>]表明,只有在空气相对湿度大于80%,或 直接接触水的环境中,碱一集料反应膨胀破坏才会发生。否则,即使骨料具有碱 活性且混凝土中有超量的碱,碱骨料反应也很缓慢。生成的凝胶在干燥状态下不 产生体积膨胀,就不会产生破坏性膨胀开裂。所以,混凝土的渗透性对碱一集料
反应有很大的影响,有效隔绝水的来源是防治碱一集料破坏的一个有效措施[|81。
(4) 钢筋锈蚀与渗透性
钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性损伤的一个主要原因,对结构的抗力、 可靠性、使用寿命等有很大影响。钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构和构件耐久性研究 中的重要课题,其危害之大远远超过人们的预计。
混凝土保护层渗透性决定了二氧化碳、水、氧气和氯离子等各种侵蚀介质的 渗透速度,从而也决定了钢筋开始脱钝腐蚀的时间[21,22]。腐蚀开始后,离子在阴 阳两极间迁移的难易,也就是混凝土的渗透率,在很大程度上受混凝土密实度的 影响|23,241,而混凝土密实度与渗透性密切相关,因此渗透性也影响着钢筋锈蚀的 速度。
(5) 磨蚀与渗透性
混凝土的表面磨蚀分为三种情况:一是机械磨耗;二是冲磨;三是空蚀。 影响混凝土耐磨性的因素同样影响混凝土渗透性,因此两者间存在一定联系。 有研究表明,混凝土表面吸水性与耐磨性之间存在很好的相关性,相关系数为
1) 这是因为这两项指标都与混凝土(特别是表层混凝土)的性能有关,混凝 土的耐磨性决定于其强度和硬度,混凝土的表面吸水量则主要取决于表层混凝土 的水化程度和物理特性。另有试验结果表明,可见磨耗深度与渗透性之间有很好 的相关性。
(6) 化学侵蚀与渗透性
混凝土在侵蚀性环境中,可能遭受化学侵蚀而破坏。对混凝土有侵蚀性的介 质包括软水、酸、碱、硫酸盐等。一般说来,混凝土的化学侵蚀可分为三类[25,26]: 第一类是某些水化产物被水溶解、流失的溶出性侵蚀;第二类是混凝土的某些水 化产物与侵蚀性介质发生化学反应的溶解性侵蚀;第三类是混凝土某些水化产物 与侵蚀性介质反应,生成膨胀性产物的膨胀性侵蚀。

对于溶出性侵蚀和酸侵蚀,Ca(OH)2或侵蚀产物随水在混凝土中渗透而不断 溶出是侵蚀不断进行的必要条件,溶出过程决定了反应的快慢。因此,混凝土渗 透性是侵蚀速度的一个主要影响因素。混凝土的密实性越好,渗透性越低则侵蚀 速度越慢。对于碱侵蚀,NaOH或KOH在混凝土内部的扩散以及空气中C02进 入混凝土的扩散过程同样也都受到混凝土渗透性的制约。硫酸盐侵蚀中,混凝土 渗透性决定着硫酸根的渗透速度,从而在很大程度上决定了侵蚀速度。

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