陳社生  黃興亮  王寶卿

(陜西省建筑科學(xué)研究院  710082)

 

    防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕是當(dāng)前世界性的問題。我國地域遼闊，自然環(huán)境及地質(zhì)情況復(fù)雜，常常遇到地表水、地下水和土壤中含有大量的侵蝕物質(zhì)。海水及鹽漬地區(qū)地下水對(duì)混凝土的侵蝕，使混凝土的使用年限大大縮短。沿海各港口建成使用后，由于海水的侵蝕, 海工混凝土都不同程度遭到破壞，不得不進(jìn)行大修；一些鹽漬地區(qū)的地下混凝土管道，侵蝕更為嚴(yán)重，使用數(shù)年便侵蝕崩潰，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失十分巨大；在沿海及內(nèi)陸鹽堿地區(qū)的許多國家及省市重點(diǎn)工程中，均遇到上述的混凝土防腐蝕問題。提高混凝土抗腐蝕性能的途徑很多，最常用的方法是采用抗硫酸鹽水泥和在混凝土表面涂覆防腐涂層。但這些方法都存在著一定的局限性，且工程造價(jià)高，工藝復(fù)雜，耐腐蝕時(shí)間短。

 

    對(duì)于混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的研制，我們不但要考慮到其對(duì)混凝土強(qiáng)度，施工性能及耐久性能以外還要考慮其經(jīng)濟(jì)性，這就提出了如何優(yōu)選和就地取材來選用原材料，配制出符合要求的防腐劑。我們課題組針對(duì)防腐劑的防腐原理，優(yōu)選原材料，使其具有優(yōu)良的性能和合理的價(jià)格，以便能夠在建設(shè)中推廣應(yīng)用。選用合適的原材料，通過添加高性能的外加劑，達(dá)到提高防腐性，保證耐久性，降低生產(chǎn)成本，是本文要解決的主要問題。

 

    根據(jù)防腐劑的防腐原理及混凝土產(chǎn)生腐蝕的機(jī)理。主要通過兩個(gè)方面尋求技術(shù)上的創(chuàng)新和突破。

 

    在我國有很多鹽田，鹽漬土地區(qū)，含有大量的硫酸鹽,對(duì)混凝土和鋼筋有強(qiáng)烈的腐蝕作用,嚴(yán)重影響著建筑物的壽命。

 

    混凝土的堿-骨料反應(yīng)是由于混凝土中所含的（Na₂O及K₂O）與骨料中的活性成分，經(jīng)過長期的物理化學(xué)作用而引起混凝土的膨脹，使混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土的表面形成無規(guī)則的開裂，最終損失強(qiáng)度，直至破壞。

    堿-骨料反應(yīng)抑制劑是一種能減少堿-骨料反應(yīng)引起的膨脹或是抑制堿-骨料反應(yīng)發(fā)生的外加劑。

    根據(jù)以上信息，我們主要根據(jù)其防腐性質(zhì)，從幾種不同類型的物質(zhì)中選擇一些作為防腐劑的有效成分進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行優(yōu)選，最終確定防腐劑的基本配方。

 

    我們課題組經(jīng)過查閱大量資料和各種相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最終確定了防腐劑的初步配方選用四種原材料，A、B、C、D，其中A和D我們根據(jù)資料和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于其在混凝土中用量的規(guī)定，采用了一個(gè)定量，B采用了2個(gè)變量，C做為填充料根據(jù)B的變化而增減，分別做出了2種基本配方：AB₁C₁D、AB₂C₂D，我們以這2種配方為基本配方進(jìn)行砂漿試驗(yàn)，分別做出試件6組，根據(jù)其他資料上顯示的方法進(jìn)行試驗(yàn)：將試件1d拆模后放入水中28d后，將其中的2、4、6組放入水中，1、3、5組放入10%Na₂SO₄至7d、28d、56d，測其抗折及抗壓強(qiáng)度，經(jīng)過試驗(yàn)我們從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性分析，決定采用第2種配方為產(chǎn)品的基本配方進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

 

    在進(jìn)行防腐劑抗硫酸鹽侵蝕的研究工作中，我們主要根據(jù)相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T1011-2006進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JC/T1011-2006要求，配制抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑的性能指標(biāo)如下：

項(xiàng)目			指標(biāo)	實(shí)測值
化學(xué)成分	氧化鎂/%		≤5.0	2.0
	氯離子/%		≤0.05	0.01
物理性能	比表面積/（m2/kg）		≥300	340
	凝結(jié)時(shí)間	初凝/min	≥45	120
		終凝/h	≤10	3.5
	抗壓強(qiáng)度比/%	7d	≥90	115
		28d	≥100	122
	膨脹率/%	1d	≥0.05	0.16
		28d	≤0.60	0.35
抗侵蝕性	抗蝕系數(shù)（K、）		≥0.85	0.92
	膨脹系數(shù)（E、）		≤1.50	1.24

 

    部分試驗(yàn)過程如下：

 

    在抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)中，基準(zhǔn)砂漿和受檢砂漿強(qiáng)度按國標(biāo)GB/T17671-1999進(jìn)行，我們的砂漿配比和強(qiáng)度如下:

 

砂漿配合比：

材料	基準(zhǔn)砂漿	受檢砂漿
水泥/g	450	396
抗硫酸鹽侵蝕防腐劑/g	/	54
標(biāo)準(zhǔn)砂/g	1350	1350
拌和水/g	225	185
備注	防腐劑摻量為12%

 

 

強(qiáng)度如下：

齡期	抗壓強(qiáng)度（MPa）		抗壓強(qiáng)度比%
	基準(zhǔn)砂漿	受檢砂漿
R7	36.7	42.2	115
R28	39.8	48.6	122
R56	44.9	56.6	126

 

    抗侵蝕系數(shù)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB2420-1981進(jìn)行試驗(yàn)。

    水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的重量比為1：2.5，水灰比固定為0.5。成型脫模后的試塊放入50℃水中養(yǎng)護(hù)7天，取出分成二組，一組9塊放入20℃水中養(yǎng)護(hù)，一組9塊放入10%Na₂SO₄溶液中浸泡。試塊經(jīng)20℃水中養(yǎng)護(hù)和在10%Na₂SO₄溶液中浸泡28天后，進(jìn)行抗折試驗(yàn)，其抗折強(qiáng)度如下：

編號(hào)		1	2	3	4	5	6	7	8	9	平均 強(qiáng)度
抗折 強(qiáng)度 (MPa)	水中養(yǎng)護(hù)	8.8	8.4	8.8	7.8	7.9	8.6	8.0	8.3	8.1	8.3
	10%Na2SO4溶液中浸泡	7.1	8.1	7.4	7.9	7.2	7.7	7.6	8.2	7.3	7.6

 

    抗折系數(shù)為：K=R_液/R_水=7.6/8.3=0.92

    依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑（JC/T1011-2006）中K=0.92≥0.85判定摻加防腐劑的混凝土在10%Na₂SO₄溶液中具有抗蝕性。

 

    膨脹系數(shù)試驗(yàn)按JC/T313-1996進(jìn)行試驗(yàn)。按標(biāo)準(zhǔn)要求做兩板試驗(yàn)，每板3條，脫模時(shí)間按鐘凝后2h±30min脫模，將釘頭擦干凈立即測量試件的初始長度值，初始長度值測定后放入淡水中養(yǎng)護(hù)，其中3條試件在淡水中養(yǎng)護(hù)35天時(shí)測定其淡水中的膨脹值，另3條試件在淡水中養(yǎng)護(hù)7天后放入10%Na₂SO₄溶液中浸泡28天時(shí)測定其侵蝕膨脹值。具體數(shù)據(jù)如下：

 

 

    根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可知在淡水中養(yǎng)護(hù)35d膨脹率為0.049（mm）, 淡水中養(yǎng)護(hù)7d，10%Na₂SO₄溶液中浸泡28d)膨脹率為0.061 (mm)，其膨脹系數(shù)為：E=0.061/0.049=1.24＜1.5,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑（JC/T1011-2006）可以判定摻加防腐劑的混凝土在10%Na₂SO₄溶液中具有抗蝕性。

 

    在堿-骨料反應(yīng)抑制試驗(yàn)中，我們通過查閱大量資料，在對(duì)各種試驗(yàn)方法對(duì)比的基礎(chǔ)上采用了檢測摻加防腐劑的砂漿的堿活性試驗(yàn)，其基準(zhǔn)砂漿和受檢砂漿配比同3.1.1中的砂漿配比，堿活性試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

名稱	L0（mm）	L1（mm）	△L（%）	∑△L/6%
基準(zhǔn)砂漿	47.777	47.823	0.132	0.09
	48.076	48.096	0.059
	48.271	48.304	0.094
	48.205	48.226	0.061
	48.719	48.773	0.155
	48.813	48.827	0.040
受檢砂漿	45.432	45.444	0.034	0.05
	45.662	45.669	0.019
	45.194	45.217	0.065
	45.467	45.464	/
	45.995	46.028	0.096
	46.233	46.250	0.047

 

    根據(jù)上表可以看出，摻加防腐劑的砂漿其骨料的堿活性明顯小于未摻加防腐劑的砂漿，說明我們配制的防腐劑對(duì)骨料的堿活性反應(yīng)有一定的抑制作用。

 

    由以上可以得出：我們配制的混凝土防腐劑在性能上完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。其原材料來源廣泛，價(jià)格相對(duì)較低，經(jīng)過我們的市場調(diào)查，我們認(rèn)為其在經(jīng)濟(jì)性方面有較大優(yōu)勢。希望本文對(duì)同行業(yè)工作者有一定的幫助。

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)