混凝土表面硅烷处理对冻融、氯离子侵蚀后钢筋锈蚀的影响

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1、假第47卷·第8期·2《)l4年8月混凝土表面硅烷处理对冻融、氯离子侵蚀后钢筋锈蚀的影响马志鸣-一。赵铁军，管庭，王鹏刚(I．同济大学土木工程学院上海200092；2．青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033)[摘要]为研究冻融损伤环境下硅烷表面防护处理对钢筋混凝土内部钢筋锈蚀的影响，并为硅烷防护技术在恶劣环境下的应用提供参考，对带钢筋普通混凝土试件进行硅烷表面防护处理，通过冻融循环试验、氯离子侵蚀试验，在不同氯离子腐蚀龄期，利用半电池电位法测定钢筋半电池电位、利用线性极化法测定腐蚀电流密度，定量分析了不同冻融损伤下，不同硅烷表面涂覆量对混凝土

2、内部钢筋锈蚀的影响。结果表明：冻融损伤后对混凝土进行硅烷防护处理可有效降低钢筋的半电池电位值和腐蚀电流密度，减小钢筋锈蚀概率，对混凝土有较好的防护作用。[关键词]冻融损伤；氯离子侵蚀；硅烷防护；钢筋锈蚀；带钢筋混凝土[中图分类号]TG174．44[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2014)08—0075—030前言(HRB335)；市售凝胶型StoCrylHG200有机硅防水剂，密度0．96g／cm，硅烷含量约75％～100％，具有抗老钢筋混凝土结构在冻融损伤环境下，由于内部膨化、抗风化好，透气性好，适用于各种基材，黏着力强，胀压力的存

3、在，产生数量较多、种类各异的裂缝；此时渗透性好(3～20mm)等优点。制备水灰比为0．6外界的氯离子、硫酸根离子等会迅速侵入其内部，造成(W／A=0．6)的带钢筋混凝土试件，试件尺寸及配筋位钢筋锈蚀和混凝土破坏，从而降低结构的使用寿命。置见图1。经试验优化后的混凝土配合比见表1。其采用硅烷乳液对钢筋混凝土结构进行表面处理能中，C表示空白钢筋混凝土试件，GC表示经过硅烷表显著提高其抗氯离子侵蚀的能力和使用寿命。目前，面防护处理的钢筋混凝土试件。这类研究多针对未受损伤的钢筋混凝土结构进行，而钢筋(咖10)针对不同损伤的钢筋混凝土结构的则较少¨j。本工作对

4、带钢筋的混凝土结构进行硅烷表面处理，利用半电池电位法和线性极化法分别测定了在不同冻融损伤、不同氯离子腐蚀龄期下，钢筋的电位值、腐蚀电流密度和钢筋的锈蚀情况，定量评价了硅烷处理对冻融图1带钢筋试件尺寸及钢筋位置示意损伤下混凝土内部钢筋锈蚀的影响。表1混凝土配合比kg／m1试验1．1带钢筋混凝土试样的制备及防护处理水泥采用市售PO．42．5普通硅酸盐水泥；细骨料钢筋混凝土成型后在标准养护室内养护28d[温为河砂，最大粒径为5mm；粗骨料选用粒径为5—25度(20±2)oC，RH≥95％]，达到养护龄期后取出。静mm连续级配花岗岩质碎石；钢筋采用普通螺纹钢

5、筋置在实验室中7d，保证试件表面干燥，将硅烷凝胶按[收稿日期]2014—03—16照400g／m的外涂量均匀涂抹在混凝土表面，取出，放[基金项目]973项目(2009CB623203)；青岛市基础研究一置在实验室干燥环境下14d，保证硅烷凝胶在混凝土联合基金计划项目(13-1-4．115一jch)资助表面偶联反应完全，即制得硅烷表面防护试件。[通信作者]马志鸣(1987一)，博士研究生，研究方向为混1．2冻融及氯离子侵蚀凝土结构耐久性，电话：18521590513，E-mail：mzml035l163@】63．tom冻融循环：参考聊270—1998混

6、凝土抗冻性试验偶g47卷·第8期·2oi年8月电池电位较高。其原因如下：由于冻融对混凝土造成由图6可知：当冻融循环次数为0次(未受冻融损伤)、损害，水分侵入混凝土内部的速率加快，且水中微量氯10次时，腐蚀电流密度最高值范围为0．1—0．5离子与钢筋发生化学反应，造成钢筋锈蚀，故在氯离子~A／cm，查数据可知钢筋的腐蚀状况为低至中锈蚀速侵蚀开始阶段钢筋已发生不同程度的锈蚀，半电池电率，并且10次冻融循环后试件的腐蚀电流密度较0次位在起点处较高；冻融循环次数为100次时，半电池电时高；当冻融循环次数为50，100次时，腐蚀电流变化位在20d时即达到峰值(

7、一625mV左右)，此时钢筋为趋势与半电池电位变化趋势一致，具有较高的初始值，严重锈蚀状况，是因为在较高的冻融循环次数下，混凝试件的最高腐蚀电流密度‘，>1．0I~A／cm，由表3可土在冻融膨胀应力作用下迅速发生劣化破坏，混凝土知在较高冻融循环下，钢筋锈蚀状况为高锈蚀速率；且在内部结构孔隙增大，对钢筋的保护程度有限，在这种环不同冻融循环下，由图4和图6得出的钢筋锈蚀状况一境下氯离子迅速侵入到混凝土内部造成钢筋锈蚀。致，即冻融损伤加剧了钢筋的锈蚀，并且随着冻融损伤的一8oo加剧钢筋锈蚀程度和腐蚀速率均有大幅度提高。>一600兽一40o一一2o0O5O1

8、00150200250t，d图4普通试件半电池电位随时间的变化曲线图5为外涂硅烷试件半电池电位随时间的变化曲