硅烷浸漬混凝土實體檢測方法

蘇忠純，李曉明，王娜，李沛

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222）

硅烷浸漬混凝土實體檢測方法

蘇忠純，李曉明，王娜，李沛

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222）

通過對混凝土表面滲透性和電通量檢測結(jié)果的擬合分析發(fā)現(xiàn)，浸漬硅烷混凝土的表面滲透系數(shù)與電通量有較好的相關(guān)性。表面滲透系數(shù)的測定可直接在混凝土實體上進行，是一種無損檢測手段，由表面滲透性可以間接評估硅烷浸漬后混凝土質(zhì)量。

硅烷；表面滲透性；電通量；實體檢測

0 引言

混凝土表面浸漬硅烷，可有效阻止有害物質(zhì)入侵， 已在水工混凝土防護保護中廣泛應(yīng)用[1-2]。對于硅烷浸漬后的混凝土質(zhì)量檢測，相關(guān)規(guī)范都是采取微破損取芯法對其滲透深度、吸水率和氯離子吸收降低率進行檢測，檢測結(jié)果作為質(zhì)量合格與否的判定標(biāo)準(zhǔn)。

本文中，對硅烷浸漬后的混凝土進行檢驗，同時對其表面滲透性和電通量進行測試，探討其相應(yīng)關(guān)系，為表面滲透性評價硅烷浸漬后的混凝土質(zhì)量積累經(jīng)驗。

1 試驗設(shè)計

1.1 硅烷浸漬劑

試驗選用武漢道爾化工有限公司和泉州思康新材料發(fā)展有限公司生產(chǎn)的硅烷浸漬劑，性能指標(biāo)見表1。

表1 硅烷產(chǎn)品性能指標(biāo)Table 1 The perform ance indicatorsof silane products

1.2 試件配合比

配置 C40 高性能混凝土和 C30 普通混凝土，配合比見表2。

1.3 試件數(shù)量

每種配合比成型邊長 150mm 的立方體試塊25組，每種硅烷浸漬劑涂刷5組，同時留置 5組空白對比試件，試件組數(shù)共計 50組。

表2 試件配合比Tab le 2 M ixture ratio of thespecim en kg·m-3

1.4 浸漬工藝

依據(jù) JTJ 275—2000《海港 工程 混凝 土結(jié) 構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范 》[3]要求，硅烷浸漬工藝如下：

1） 試件標(biāo)養(yǎng) 28 d 后，清除混凝土表面附著物，并放置表干狀態(tài)，混凝土表面溫度保持在（20 ±2）℃之間。

2） 液體硅烷用噴壺直接噴在試件表面，膏體硅烷用毛刷一次性均勻涂刷在試件表面。液體硅烷噴涂兩遍，第一遍時，觀察使被涂表面至少5 s“看起來是濕的”，同時記錄第一次噴涂用量；間隔7 h后進行第二遍噴涂，將剩余硅烷全部噴涂到試件表面，方法與第一遍一致。

3） 噴涂（ 或涂刷 ）后將試件置于溫度（20 ± 2）℃，濕度 60% ± 10%的環(huán)境中養(yǎng)護 7 d。

1.5 試驗方案

1） 依據(jù) JTJ 275—2000《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》[3]相關(guān)檢測方法，對試塊進行滲透深度、吸水率和氯離子吸收降低率檢測，檢驗硅烷浸漬防護效果是否達(dá)到要求。

2） 對滿足硅烷浸漬防護效果的混凝土試件，進行表面滲透性、電通量和強度檢測，探討硅烷浸漬防護對混凝土性能的影響規(guī)律。

3）探討混凝土表面滲透性與電通量之間是否存在對應(yīng)關(guān)系。

2 檢測結(jié)果及分析

2.1 防護效果檢測及分析

混凝土經(jīng)硅烷浸漬后，浸漬深度、氯離子吸收降低率、吸水率值檢測結(jié)果均滿足文獻(xiàn)[3]的要求，見表 3（試件編號中，H 表示高性能混凝土，O表示普通混凝土，DE表示武漢道爾生產(chǎn)的硅烷，SK表示泉州思康生產(chǎn)的硅烷，Y表示液體，G表示膏體）。

表3 檢測結(jié)果Table 3 Test results

2.2 混凝土性能檢測與分析

1） 表面滲透性：表面滲透性采用 autoclam 進行試驗，在 50 kPa 壓力下， 在第 5min 到第 15 m in 內(nèi)累計滲水量對時間平方根的曲線的斜率值即為表面滲透性系數(shù)。檢測結(jié)果（見圖 1）表明：經(jīng)硅烷浸漬后，同廠家的高性能混凝土的滲透系數(shù)比普通混凝土低很多，表明滲透性不僅反應(yīng)浸漬后表面憎水層的抗?jié)B能力，同時與混凝土內(nèi)部混凝土的密實程度有關(guān)，雖然硅烷浸漬后有效降低了普通混凝土的滲水性，但其內(nèi)部孔通道多，在壓力作用下，相比高性能混凝土更易滲入。

圖1 硅烷種類與表面滲透性關(guān)系Fig.1 Curve of silane speciesand surfacepermeability coefficient

2） 電通量檢測結(jié)果（見圖 2）表明：氯離子在直流電壓作用下，以水為介質(zhì)向混凝土中滲透，由于硅烷的憎水作用，有效降低氯離子的遷移速度，顯著降低試件電通量，高性能混凝土的電通量降低幅度小于普通混凝土。

圖2 硅烷種類與電通量降低率關(guān)系Fig.2 Curveof silane speciesand electric flux reduction rate

3） 強度檢測結(jié)果（見圖 3）表明：硅烷浸漬后的混凝土抗壓強度略有增長。分析原因，應(yīng)是硅烷浸漬在混凝土表面形成硅氧烷樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且提高了表面混凝土水泥漿體與骨料間的黏接強度[4]，形成一個比較堅硬的外殼 ，進而提高混凝土強度，同時也提高混凝土的耐磨蝕性。

圖3 硅烷種類與強度增長率關(guān)系Fig.3 Curveof silane speciesand intensity grow th rate

2.3 混凝土表面滲透性與電通量的關(guān)系

表面滲透性和電通量的實質(zhì)都是反映混凝土的密實程度和抗?jié)B透性能，因此二者之間可能存在相應(yīng)的關(guān)系，通過試驗數(shù)據(jù)分析（見圖 4）發(fā)現(xiàn)，電通量與表面滲透性有著較好的對應(yīng)關(guān)系。

擬合公式為：

y=545.09ln（x）+999.13

相關(guān)性系數(shù)為：

R=0.983 0

式中：y 為電通量，C ；x 為滲透系數(shù)，10-7m3/m in1/2。

圖4 表面滲透性系數(shù)與電通量關(guān)系Fig.4 Curve of sur face permeability coefficient and electric flux

autoclam 操作簡便，硅烷浸漬后只需在混凝土表面進行測試，通過測定表層的滲透性近而推斷混凝土電通量，可避免對混凝土進行破壞，并且加快檢測時間。

3 結(jié)語

1） 硅烷浸漬防護可有效降低混凝土電通量、滲透性并適當(dāng)提高混凝土強度，顯著提高混凝土耐久性能，尤其是對普通混凝土的耐久性有較大的提高。

2） 混凝土表面滲透性系數(shù)與電通量有較好的擬合關(guān)系，噴涂硅烷后可用表面滲透性系數(shù)間接推斷混凝土表層電通量，達(dá)到快速檢測的目的。

3）由于試驗數(shù)據(jù)較少，表面滲透性系數(shù)評價硅烷浸漬后的混凝土質(zhì)量有待進一步研究。

[1] 李化建，易忠來，謝永江.混凝土結(jié)構(gòu)表面硅烷浸漬處理技術(shù)研究進展[J].材料導(dǎo)報,2012,26（2）：120-125. LIHua-jian,YIZhong-lai,XIEYong-jiang.Progressofsilane impregnating surface treatment technology of concrete structure[J]. Materials Review,2012,26（2）：120-125.

[2] 趙鐵軍.滲透型涂料表面處理與混凝土耐久性[M].北京：科學(xué)出版社，2009. ZHAOTie-jun.Permeablepaintingsurface treatmentand concrete durability[M].Beijing:Science Press,2009.

[3]JTJ275—2000，海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范 [S]. JTJ275—2000,Corrosion prevention technical specifications for concretestructuresofmarine harbourengineering[S].

[4] 朱巖，陳雨，甘萬強.有機硅烷浸漬高性能海工混凝土防腐蝕性能的研究[J].混凝土，2007（10）：77-80. ZHU Yan,CHEN Yu,GANWan-qiang.Effectsoforganism silanes on anti-corrosion properties of high-performancemarine concrete [J].Concrete,2007(10):77-80.

Entity testmethod of silane im pregnated concrete

SU Zhong-chun,LIXiao-ming,WANGNa,LIPei
（CCCCTianjin PortEngineering Institute Co.,Ltd.,Tianjin 300222,China）

Through analyzing concrete surface permeability and electric flux test results,we discovered that there is good correlation between the surface permeability coefficientand electric flux.The determination ofsurface permeability coefficient can be carried out directly on concrete entity,which is a non-destructive testingmethod.It is feasible that concrete quality after silane impregnation should be indirectly assessed by surface permeability coefficient.

silane;surface permeability;electric flux;entity test

U654

A

2095-7874（2014）10-0050-03

10.7640/zggw js201410014

2014-05-06

2014-06-04

蘇忠純 （1980 — ），男，遼寧錦州人，工程師，無機非金屬材料工程專業(yè)，從事試驗檢測工作。E-mail:su2031@126.com