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彈性乳膠涂料和有機硅底面處理劑涂層的抗氯離子侵蝕性,討論了彈性乳膠涂料和有機硅底面處理劑涂層系統對沿海地區地面工程的鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性
2019年07月03日    閱讀量:584    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 前 言

鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性問題日益受到人們的極大關注,尤其是對于沿海工程。試驗和實際使用結果表明,憎水處理和涂層封閉作用的結合是解決鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性問題的有效方法之一。本文討論沿海地區地面工程的鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性問題.


2 鋼筋混凝土的腐蝕

在建筑工程中,鋼筋混凝土是目前應用最廣泛的工程材料,具有無可比擬的性能價格比,同時是耐久的中國建材網cnprofit.com。但有時也會存在耐久性問題,其主要原因是氯離子侵蝕和混凝土碳化所致。在沿海地區,空氣中含有氯離子,而且往往比較潮濕。在氧和水或濕氣的條件下,氯離子滲透到混凝土內鋼筋處時,會導致鋼筋銹蝕,從而造成工程使用壽命縮短,甚至結構破壞。因此,人們一直在探求鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性問題。


氯離子從外部至鋼筋表面的遷移速度就決定鋼筋銹蝕的速度。而氯離子在混凝土內的遷移速度與混凝土的密實度、孔徑分布和含水率等因素有關。因此,在混凝土中摻加硅粉和降低混凝土的水灰比等提高混凝土密實度和改變孔徑分布的措施,以及在鋼筋上涂防銹涂層和陰極保護等都能降低氯離子在混凝土內的遷移速度,即提高鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性。


3 鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕要求

(1)1981 年,美國高速公路協作研究報告(NCHRP Report 244)對密封劑提出的篩選試驗方法和要求如下:預選試驗采用102mm 混凝土立方體試樣,涂上涂層并干燥14d 后,在15% 的NaCl 溶液中浸泡21d,稱重,測定氯含量。與未涂封閉劑的空白樣相比較,涂上封閉劑試樣的吸收NaCl 水溶液的重量和凈氯含量都降低了75% 以上。此外,符合上述要求后,制成試板,再自然曝曬24周,與未涂封閉劑的空白試板比較,涂上涂層試板的凈氯含量降低了90%以上。據此,篩選出推薦使用的材料。

(2)美國ASTM C 1202-94《混凝土抗氯離子滲透電化學法》采用直徑為102mm 的圓柱型混凝土試樣,根據快速電化學法測定的電通量,對混凝土抗氯離子滲透性進行評價,其指標和評定等級如表1 所示。

彈性乳膠涂料和有機硅底面處理劑涂層的抗氯離子侵蝕性,討論了彈性乳膠涂料和有機硅底面處理劑涂層系統對沿海地區地面工程的鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性 中國建材網,cnprofit.com

按ASTM C 1202-94 對混凝土抗氯離子滲透性的評價

這些試驗方法和要求不僅適用于沿海地面工程的鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性測定和評價,同樣也適用于海水下工程對鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性測定和評價。按這些試驗方法的測試結果只是一種預測,它不等同于實際使用結果。幾乎所有的試驗都是如此,其差別就在于試驗結果和實際使用結果之間的相關性。


4 涂層系統抗氯離子侵蝕性分析

對海洋環境下的鋼筋混凝土,氯鹽污染導致的鋼筋銹蝕是導致結構失效的最主要因素,因此結構的使用壽命預測也主要針對氯離子侵入過程的計算來進行。氯離子侵入混凝土主要有4種方式:擴散作用、毛細管作用、滲透和電化學遷移,同時還伴有氯離子與膠凝材料之間的化學結合、物理粘結以及膠凝材料對少量水溶性氯離子的吸附過程等。在建立壽命預測的計算模型時,可將上述幾個過程簡化為一個總體的“表觀擴散”過程,并用費克第二定律來表示。


此定律能較好地描述氯離子在混凝土中的遷移行為,其解可以很好地擬合現有結構的實測結果,因而成為目前國際上通用的最有效的壽命預測模型。費克第二定律可以表示為下面的偏微分方程:

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代入邊界條件解得:


式中:C(x,t)—在時間t、深度x 處的氯離子濃度;

CS —暴露表面上的邊界氯離子濃度;

C0 —混凝土中原始氯離子濃度;

x —暴露面以內的深度;

D —氯離子擴散系數;

t—混凝土暴露于海洋環境的時間;

erf(z)—誤差函數。

由上式可以得出:①鋼筋銹蝕誘導期與擴散系數成反比,即擴散系數減小10倍,誘導期延長10倍;②鋼筋銹蝕誘導期與保護層厚度的平方成正比,即保護層厚度增加了1 倍,誘導期延長至4 倍。

提高鋼筋混凝土抗氯離子侵蝕性可以從兩方面進行:一是提高鋼筋混凝土本身的抗氯離子侵蝕性;二是通過對鋼筋混凝土表面處理,提高其抗氯離子侵蝕性,此正是本文要探討的。


氯離子從外部到鋼筋表面的遷移速度不僅與混凝土的密實度、孔徑分布和含水率等因素有關,還與表面涂層的氯離子滲透性和憎水性等因素有關。在一定的混凝土密實度、孔徑分布和含水率等條件下,通過涂上密封劑或涂層,提高混凝土的憎水性和封閉性,降低氯離子擴散系數,提高涂膜的厚度,提高鋼筋混凝土的干燥性,從而使鋼筋混凝土具有較好的抗氯離子滲透性和抗氯離子侵蝕性。


經系列設計的試驗篩選證明,雙組分環氧涂料、硅樹脂底涂加聚丙烯酸酯面涂以及聚硅氧烷等是很好的抗氯離子滲透密封劑。


5 涂層系統抗氯離子侵蝕性測定及實際使用結果

臺灣一發電廠的兩個特大煙囪需要涂裝,因為環境中存在氯離子,同時被涂基層—煙囪溫度變化較大,所以為了達到理想的裝飾效果和持久的保護功能,其要求是涂料要具有防裂性和抗氯離子滲透性。因此,應選用憎水性優異的底面處理劑作底涂,配以封閉性好的、憎水性優良的彈性建筑涂料。


為此,通過試驗改進,生產了SSD-121 高彈性外墻乳膠涂料。分別由SSD-320 高滲透型硅樹脂底面處理劑和SSD-310硅樹脂改性底面處理劑與S S D -1 2 1 高彈性外墻乳膠涂料構成涂層系統,其用量分別為1 5 m L / m 2、1 2 0 m L / m 2 和440mL/m2。它們的抗氯離子滲透性經同濟大學按A S T M C 1 2 0 2《混凝土抗氯離子滲透性電化學測定法》測試結果如表2 所示,均達到了用戶的要求。

涂層系統抗氯離子滲透性測試結果

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由表2 可以看出,與未涂涂料的空白混凝土比較,涂上有機硅底涂和高彈性外墻乳膠涂料后,試板的抗氯離子滲透性達到98% 以上。以SSD-320 高滲透型硅樹脂底面處理劑和SSD-121 高彈性外墻乳膠涂料組成的系統更佳,其抗氯離子滲透性達到9 9 % 以上,因為SSD-320 高滲透型硅樹脂底面處理劑的滲透性和憎水性更好。從經濟角度看,SSD-310硅樹脂改性底面處理劑與SSD-121 高彈性外墻乳膠涂料搭配使用更實惠些。至今,該工程施工后近兩年,實際使用效果仍很好。


6 結 論

對于沿海地區的地面工程,鋼筋混凝土表面采用具有優異憎水性的底面處理劑處理后,涂上封閉性好的、憎水性優良的彈性建筑乳膠涂料,并經干燥成膜,氯離子滲透性從一般級降為可以忽略級,即混凝土抗氯離子滲透性達到98% 以上,符合保護鋼筋的要求。近兩年的實際使用結果也證明了這一點。


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