一種混凝土用表面保護劑對耐久性的影響

鄧明超，張文耀，李令林

（江蘇名和集團有限公司，江蘇 鎮江 212028）

一種混凝土用表面保護劑對耐久性的影響

鄧明超，張文耀，李令林

（江蘇名和集團有限公司，江蘇 鎮江 212028）

本文研究了一種自制的混凝土用表面保護劑對混凝土耐久性的影響。將其涂覆于混凝土表面，不僅可在混凝土表面形成憎水性的薄膜，還可滲入混凝土內部，與混凝土內部膠凝材料反應，提升內部混凝土的致密性。使用后混凝土的回彈值及碳化深度、抗凍等級等耐久性能都得到了顯著的提升。

混凝土；表面保護；耐久性

0 前言

表層混凝土是混凝土的一個重要組成部分，鋼筋保護、抗外界侵蝕等都由表層混凝土承擔。因此提高表層混凝土的致密性、強度、硬度等指標顯得尤為重要。表層混凝土的質量缺陷將對混凝土的耐久性產生重大的影響，裂紋、碳化以及侵蝕都將大幅度削減混凝土的服役壽命[1-3]。

目前，各種類型的表面保護劑層出不窮，將其涂覆在混凝土表面，可以起到減緩混凝土碳化，提高混凝土表面強度和硬度的作用。但這些表面保護劑也存在著一定的缺陷，僅作用于混凝土表面，一旦失效，其保護作用將蕩然無存。此外，有些有機保護劑在混凝土表面形成韌性較高的膜，降低混凝土的回彈值，影響混凝土基底與后續涂覆材料的粘結[1]。

本文利用氟硅酸鎂、硅酸鋰、偏鋁酸鈉等凝膠化作用提高表層混凝土的致密性，利用三乙醇胺、乙醇加強表層物質的擴散作用，及聚二甲基硅氧烷乳液來改善混凝土的表面狀態。綜合以上技術要點制備出一種混凝土用表面保護劑，其不僅可在混凝土表面形成憎水性的薄膜，還可滲入混凝土內部，與混凝土內部膠凝材料反應，提升內部混凝土的致密性，在擴散效應的作用下，在混凝土由表至內形成了一個致密性、強度、硬度的梯度，形成了類似于牙釉質的結構，由表至內性能逐漸遞減，全面保護內部混凝土不受侵蝕。

1 原材料

（1）水泥：鶴林 P·O42.5 水泥，28d 水泥強度為48.8MPa。

（2）礦粉：常州友邦礦粉，需水量 98%，比表面積415m2/kg，28d 活性指數 105%。

（3）粉煤灰：鎮江諫壁Ⅱ級灰，45μm 方孔篩篩余15%，燒失量 1.8%，需水量比 99%。

（4）細骨料：Ⅱ 區中砂，細度模數 2.7，含泥量 1.4%。

（5）粗骨料：碎石，5～25mm 連續級配。

（6）表面保護劑：所用氟硅酸鎂、硅酸鋰、偏鋁酸鈉、三乙醇胺、乙醇均為工業品，其中三乙醇胺的質量濃度為99%，乙醇的質量濃度為 95%，聚二甲基硅氧烷乳液的粘度為 200～2000cs。

（7）水：市政自來水。

（8）減水劑：鎮江特密斯 PCA，減水率 25%。

2 試驗方法

表面保護劑的制備：按質量份將 10 份聚二甲基硅氧烷乳液溶于 5 份乙醇中，將 20 份氟硅酸鎂、10 份硅酸鋰、3份偏鋁酸鈉、1 份三乙醇胺溶于 51 份水中，然后將兩種溶液混合均勻后得到乳白色液體即為混凝土表面保護劑。

測試方法參照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學試驗方法》、GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》、JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》的有關規定進行，測試的項目包括涂覆前后混凝土的回彈值、碳化深度、抗氯離子滲透性能（電通量法）、抗凍等級，調整混凝土的配合比，分別檢測涂覆前后低、中、高強度等級（C15/C30/C50）混凝土的相應耐久性能指標。混凝土配合比見表 1。

表1　混凝土配合比 kg/m3

3 試驗結果及分析

按照表1指定的配合比分別拌制 C15、C30、C50 三種強度等級的混凝土，一組作為基準樣，另一組硬化后即在混凝土的表面涂覆制備好的表面保護劑，作為涂覆樣。分別參照相關標準測試它們的各項性能，結果見表 2。

3.1 表面保護劑涂覆前后回彈值的差異

參照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力學試驗方法》和JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》分別檢測基準混凝土的 28d 抗壓強度和涂覆了表面保護劑混凝土的 28d 及 60d 回彈值。

表面保護劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 28d 和 60d回彈值都有著明顯的提升，隨著混凝土強度的提升，這種差異更為明顯，此外，隨著時間的延長，涂覆前后的差異也隨之增大，這可能是由于表面保護劑涂覆于混凝土表面后，混凝土內部的水分不易散失，膠凝材料的水化更為充分，這對于水膠比相對較小的高強度混凝土更為有利。良好的鎖水性能使得長齡期的混凝土性能更容易得到保證。

表2　表面保護劑涂覆前后回彈值的差異

3.2 表面保護劑涂覆前后碳化深度的差異

參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》分別對 C15、C30、C50 混凝土涂覆前后的碳化深度進行檢測。

表面保護劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 14d 和 28d碳化深度均有著顯著的改善。對于低強度等級的混凝土而言，碳化的改善更為明顯。由于低強度等級混凝土的水膠比較高，混凝土自身的致密性較差，因此其抗碳化能力也較弱，對其表面涂覆后，表層混凝土致密性的改善使其抗碳化性能顯著提升。

3.3 表面保護劑涂覆前后抗氯離子滲透性能的差異

參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》分別對三種強度等級混凝土涂覆前后的抗氯離子滲透性能（電通量法）進行檢測。

表面保護劑涂覆于混凝土表面后，各強度等級混凝土的抗氯離子滲透性能均有一定程度的改善，其中低強度等級的混凝土抗氯離子滲透性能改善尤為明顯，這是由于低強度等級混凝土表面層的致密性在涂覆前后改變得最為突出所致。

3.3 表面保護劑涂覆前后抗凍等級的差異

參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》分別對三種強度等級混凝土涂覆前后的抗凍等級進行檢測，檢測結果以動彈性模量下降至 60% 為終點。

表面保護劑涂覆于混凝土表面后，各強度等級混凝土的抗凍等級都有一定的提升，由于表面層變得致密，表面層的孔徑細化，使得冰漲壓力減小，另外，由于表面層致密度的提高，外部環境的水不易擴散至混凝土內部，使得混凝土內部參與體積漲縮的水量減少，因此，各強度等級的混凝土抗凍等級都得到改善。

4 結論

（1）表面保護劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 28d 和60d 回彈值都有著明顯的提升，隨著混凝土強度的提升以及時間的延長，這種差異更為明顯。

（2）表面保護劑涂覆于混凝土表面后，混凝土的 14d 和28d 碳化深度均有著顯著的改善。對于低強度等級的混凝土而言，碳化的改善更為明顯。

（3）表面保護劑涂覆于混凝土表面后，各強度等級混凝土的抗氯離子滲透性能均有一定程度的改善，其中低強度等級的混凝土抗氯離子滲透性能改善尤為明顯。

（4）表面保護劑涂覆于混凝土表面后，各強度等級混凝土的抗凍性能都有一定的提升。

[1] 石亮，劉建忠，劉加平．聚合物涂層對混凝土碳化的影響及作用機理[J]．東南大學學報，2010,(40): 208-212．

[2] 鄒濤，李珍，韓煒，等．混凝土表面保護材料的研究進展[J]．混凝土，2008( 12): 66-68．

[3] 薛永杰，侯浩波，査進．高燒失量粉煤灰對水泥漿體的力學和耐久性能的影響研究[J]．粉煤灰，2007, (4): 24-26．

［通訊地址］江蘇省鎮江市金潤大道 87 號（212028）

鄧明超（1981—），男，工程師，從事水泥基建筑材料的生產與研究。