防腐涂层混凝土抗氯离子侵蚀性能研究

2021-01-06陈宇深圳市兴远工程有限公司

珠江水运 2020年23期

◎ 陈宇深圳市兴远工程有限公司

混凝土在土木工程建筑中的应用非常多，在应用的过程中常常会面临混凝土耐久性不足的问题，从根本上看，氯离子侵蚀是导致混凝土耐久性不达标的直接原因，因此，在混凝土的耐久性性能改进中，就要从这一方面着手，使得混凝土具有较强的抗氯离子侵蚀能力。随着技术的不断发展，防腐涂层在混凝土中的应用可以大大提升其抗氯离子侵蚀性能，但是，基于防腐涂层的差异性，其抗氯离子侵蚀性能也有所不同，需结合实际的需求，来选择有效的防腐涂层。

1.混凝土耐久性的基本概述

工程建筑领域多以钢筋混凝土结构为主，钢筋混凝土的性能对建筑结构的影响是非常直接的，当钢筋混凝土受到氯离子侵蚀时，氯离子会逐步渗入到混凝土保护层内，随着氯离子在钢筋混凝土表面的逐步累积，势必会使得混凝土的耐久性受到影响，当氯离子浓度超出了正常标准时，钢筋内部就会出现锈蚀反应，最终引起混凝土的体积膨胀，混凝土出现了严重的胀裂、层裂和剥落情况，当混凝土结构被破坏以后，氯离子侵蚀现象将更为严重，处于反复的氯离子渗入、结构破坏的循环状态下，混凝土的正常使用寿命将难以保持。

根据混凝土的工程实践，混凝土渗透性与密实度与孔隙特征等都有着紧密的关系，在实际的施工过程中，如果希望通过降低水灰比和掺加高效减水剂的方式来提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能，其作用是十分有限的，而矿物掺合料的使用能够进一步细化混凝土孔隙结构，并在原有混凝土基础上改善界面区、提升其密实度，有效优化混凝土的抗氯离子性能。在氯环境中如果使用防腐涂层法，不仅可以起到提升抗氯离子性能的作用，还可以有效避免氧气、水分、二氧化碳等有害物质的渗入。综合来看，防腐涂层法在应用时非常高效且便捷，且具有更好的经济性，对于阻挡氯离子的渗入具有重要的作用。

2.试验材料及方法

2.1 试验材料

本文以某公司生产的P·O42.5级水泥为基础，其基本参数如表1所示，河砂为细骨料，粗骨料使用的是粒径在5～20mm的碎石，高性能减水剂采用的是聚羧酸。

涂层材料主要包含了以下五种，如表2所示。

2.2 试验方法

在本次试验开展中，选用的是150mm×150mm×150mm的试件作为试验对象，在标准养护条件下开展养护作业，根据相应的标准，采用电通量法来研究防腐涂层混凝土抗氯离子侵蚀性能。在试验过程中，要首先构建电通量测试系统，该系统内包含了混凝土电通量测定仪主机、全自动测控软件、SBS智能混凝土真空饱水机等要素。试验流程如下：（1）真空饱水：将前期所选好的混凝土试件放到SBS智能混凝土真空饱水机内，随后启动真空泵，在真空泵运行的过程中，混凝土石块的压强逐步降低，维持低压强状态至少3h，随后在其中注入一定量的蒸馏水，维持1h的压强，最后关闭真空泵，继续维持18h的浸泡；（2）试件密封：在真空饱水处理作业结束以后，要立即采取相应的方式来将试件孔洞填补起来，随后，利用玻璃胶密封开展相应的试验；（3）试件安装：严格按照特定的安装规范来保障试件安装质量，在试验槽内注入NaCI溶液、NaOH，并将这些溶液分别与电源正负极连接起来；（4）电通量测试：接通电源，维持6h的通电时间，并随时记录电流数据。

表1 水泥的性能参数

表2 涂层材料基本参数

图1

3.试验结果分析

3.1 水灰比对混凝土抗氯离子性能的影响

在不同的水灰比条件下，混凝土试件的电通量也存在着明显的区别，如图1所示，根据图中显示，当水灰比越小时，混凝土中的水化产物则相对较多，而此时，在有限的空间条件下，混凝土试件的孔隙率也相对较小，因此，存在如下结论：在水灰比越大的情况下，混凝土孔隙率也越大，二者呈现出正向变化的关系，此时，混凝土具有更好的渗透性。混凝土试件通电量与水灰比之间存在指数衰减式的增大关系，当水灰比达到一定值时，即使水灰比处于不断的变化过程中，但混凝土渗透性在此变化范围内也保持在相对稳定的状态下，这一现象是由于当水灰比达到一定程度时，水的增加对混凝土水化产物的影响微乎其微。

3.2 单涂层多混凝土抗氯离子性能的影响

在试验过程中，分别采用环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯偏氯乙烯共聚乳液对选择的混凝土试件开展单层涂刷保护，在此情况下，对比不同涂层条件下电通量的大小差异。根据试验结果，在不同的防腐涂料保护条件下，混凝土的渗透性都大大提升，但是，不同的涂层下，渗透性存在着明显的差异，其中，聚乙烯偏氯乙烯共聚乳液的渗透性改良效果最优，而环氧树脂涂层的渗透性改良效果是三种涂层中最差的，与无涂层保护的情况相比，三种涂层保护条件下的电通量大大减小。

三种涂层保护条件下，混凝土试件的氯离子侵蚀深度变化也存在着一定的差异性，无论是哪种涂层，都对氯离子在混凝土试件中的侵蚀起到了重要的控制作用，在试验开展的过程中，其抑制作用是与干湿循环次数有着紧密的联系的，当干湿循环次数越多时，涂层对氯离子侵蚀的抑制作用就越突出，这一现象主要是由于氯离子在“传播源”的一端就由于存在涂层的保护而实现了侵蚀控制，即使在后续存在“传播途径”因素，氯离子也难以发挥其侵蚀作用，也就使得氯离子的侵蚀渗透能力大大减弱。

3.3 多层涂层对混凝土抗氯离子性能的影响

在水灰比一定且保持稳定的条件下，利用多涂层多混凝土试件加以有效保护以后，混凝土试件的电通量数值也存在着一定的差异。根据相应的试验结果分析，如果对混凝土采用的是双涂层涂刷保护，，其电通量值将远远低于单涂层保护时的电通量值，而如果对混凝土试件采用的是三涂层保护方式，而电通量值同样要低于双涂层条件下的电通量，四涂层保护条件下，混凝土完全成为了不渗透体。因此，根据这一试验结果，可以判定，多涂层涂刷多混凝土抗渗性能的优化效果非常明显，如果从经济性的角度来分析，双涂层保护下的效果是最优的。