不同湿度条件下混凝土防水处理的有效性研究

Posted 2023-01-12 混凝土

篇首语：行是知之始,知是行之成。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了不同湿度条件下混凝土防水处理的有效性研究相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

表面防水处理通过改变混凝土的表面性质来阻止或延缓水和氯离子等有害物质侵入，从而延迟混凝土劣化，提高混凝土的耐久性。为了揭示对既有混凝土结构进行耐久性修复时，有机硅防水处理技术的可行性，对2种不同湿度条件下的混凝土进行了防水处理，通过比较毛细吸水系数的变化，发现有机硅表面防水处理的防水效果随湿度的增加而降低。
O引言
混凝土耐久性越来越受到人们关注，如何提高混凝土结构的耐久性是工程界目前所面临的一个重大课题。之前很多研究对新建混凝土结构进行表面防水处理，并证实表面防水处理是提高混凝土耐久性的一个有效措施。它能在混凝土和外界环境之间形成隔离层，通过改变混凝土的表面性质来阻止或延缓水和氯离子等有害物质的侵入，从而延迟混凝土劣化，提高混凝土的耐久性。但是，在现有混凝土结构修复中，能否使用有机硅防水处理方法来改善其耐久性的研究较少。因此，本文通过对不同湿度下的混凝土进行防水处理，比较毛细吸水系数的变化，研究了不同湿度对混凝土防水处理效果的影响。
1试验
1.1试件的制备和养护
试验用原材料均来自青岛本地，其中碎石最大粒径2mm，砂的细度模数为2.9，属中砂，水泥为32.5山水牌普通硅酸盐水泥，粉煤灰选用青岛电厂的Ⅱ级灰。混凝土配合比共有4组(见表1)，水灰比分别为0.4、0.5和0.6，水灰比为0.5的混凝土有2组，一组掺有粉煤灰，另一组未掺粉煤灰。

试件尺寸为100mmxlO0mmxl00mm，为了不影响混凝土表面防水处理效果，浇注时不使用脱模剂。成型48h后拆模，将试块放在标准养护室[(20±3)℃、RH≥90%]qb养护。14d后将试块取出，沿试块顶面(混凝土成型时的上表面)中线分切成相同的2块试块，然后将试块重新放回到标准养护室继续养护，至28d后从标准养护室取出，对一部分试块直接进行表面防水处理，另一部分先放在(20±3)℃、相对湿度约50%的实验室环境下干燥7d后进行防水处理。
1.2混凝土表面防水处理
试验用德国瓦克(Wacker)公司生产的溶液型有机硅防水剂WACKERBS1701，主要成分为辛基三乙氧基硅烷和异辛基-L氧基硅烷的混合物，其密度为0.9g/cm，粘滞系数为1.9，硅烷含量约99%，具有渗透性好，抗碱性高，降低混凝土毛细吸水，减轻混凝土冻融破坏和氯盐侵蚀，挥发性低的特点。将混凝土试块的4个侧面用石蜡密封，以确保混凝土在毛细吸收过程为一维吸收。在平底容器中放入支架，将混凝土试块切割面朝上放在支架上，把硅烷溶液慢慢倒入容器，直至液面高出试块底面(5±1)mm，如图1所示。1h后取出放在实验室干燥7d，让防水剂充分渗透到混凝土内部形成稳定的憎水膜，再进行相关试验。

1.3毛细吸水试验
混凝土毛细吸水试验与硅烷毛细吸收试验过程基本相同，也是将试块放入平底容器，底部用三角支架支撑，然后向容器中加水，直至水面高出试块底面(5±1)mm。待试件吸水时间分别为0，0.5、1、2、4、8、24h时，称量试块质量。
2试验结果及分析
为便于阅读和理解，下列代号的含义为：
HA：未进行表面防水处理的混凝土A；
HA50L：在相对湿度为50%下，对混凝土A进行表面防水处理；
HA100L：在相对湿度为100%下，对混凝土A进行表面防水处理；
其它代号，如HB、HB50L等同理。
2.1配合比对毛细吸水的影响

2.2混凝土防水处理前后吸水系数的比较
2.2.1相对湿度为50%

尽管不同配比的混凝土在防水处理后的毛细吸水系数相差不大，但就防水处理的效果来说，混凝土的水胶比越大，防水处理后的效果越明显(见图4)。混凝土水胶比越低，孔隙半径越小，渗透系数就越低，防水剂的渗透深度也越小。而且由于毛细冷凝作用团，即使湿度很低，低水胶比混凝土的毛细孔隙也总是趋于饱和状态，这也是影响混凝土防水处理效果的原因之一。

2.2.2相对湿度为100%
在相对湿度为100%～条件下，对混凝土进行防水处理后，混凝土的吸水系数同样降低，但是降低程度比在相对湿度为50%下的低(见图5)。尤其混凝土C、D在相对湿度为100%的条件下经防水处理后，吸水系数分别降低至186g/(h1/2m2)、62g(h1/2.m2)，仅降至未经处理试件的1/2左右，与在相对湿度为50%相比，防水效果明显下降。这一结果表明，混凝土自身湿度对防水剂的渗透深度有着重要影响，特别是对水胶比较大的混凝土影响更大，即随相对湿度增加，防水处理效果降低。其原因在于湿度越高，混凝土毛细孔隙越趋于饱和状态，势必影响防水剂的毛细吸收能力。

图5不同混凝土配比在不同湿度条件下防水处理后吸水系数的比较
3结论
混凝土配合比对混凝土毛细吸水系数影响较大，水灰比越大，毛细吸水系数越大；粉煤灰混凝土的毛细吸水系数是普通混凝土毛细吸水系数的1/4左右。
在相对湿度为50%条件下，对混凝土表面进行有机硅防水处理后，混凝土的吸水系数明显降低，水胶比越大，有机硅防水处理效果越明显。
混凝土防水处理中，随相对湿度提高，其防水处理效果降低。对于既有结构，可以根据实测混凝土构件湿度情况，决定是否采用有机硅防水处理技术进行耐久性修复。