硅烷改性混凝土防水和抗氯离子性能试验研究

通过中子成像试验、吸水试验和氯离子侵蚀试验,研究无裂缝和带裂缝情况下硅烷改性混凝土的防水和抗氯离子侵蚀性能。试验结果表明,中子成像能够清晰观测未掺硅烷试件的快速吸水过程,而掺加硅烷后在毛细孔隙壁上形成的憎水膜能够有效抑制液态水分侵入,中子成像观测不到肉眼可见的水分前锋,吸水量降为未掺硅烷时的13%,显示出良好的防水性能。硅烷在水泥基体中的水解缩合反应并不堵塞毛细孔隙,保持"可呼吸性"。未改性试件一旦开裂,水在瞬间充满裂缝继而向裂缝两侧入侵,而硅烷改性试件即使开裂宽度达0.3mm,也无明显水分运动,裂缝在0.1mm～0.4mm扩展时不削弱其整体防水效果。良好的防水性能决定了硅烷改性混凝土无论是在无裂缝还是带裂缝情况下都具有良好的抗氯离子侵蚀能力。掺加硅烷改性是提高混凝土材料防水和抗氯离子侵蚀能力,进而提高其耐久性的有效途径。     

海水暴露环境下带裂缝混凝土的表面防水处理

对带裂缝混凝土表面进行了4种不同硅烷防水处理,通过770次海水干湿循环暴露试验,研究了表面防水处理对带裂缝混凝土水分和Cl-渗透的影响.结果表明,对于无裂缝混凝土而言,硅烷防水处理有效抑制了水分和Cl-的渗透;混凝土开裂后及时进行特定的硅烷防水处理,那么即使裂缝宽度达0.2 mm,仍可建立有效的Cl-隔离层;防水处理后混凝土再开裂时,则防水效果对裂缝宽度的敏感性较大.因此,对带裂缝的钢筋混凝土结构进行硅烷防水处理前,必须对其裂缝状态进行正确评估,以保证硅烷防水处理的有效性.     

内掺硅烷乳液防水混凝土的耐久性试验研究

对内掺硅烷乳液的防水混凝土进行耐久性试验,包括不同硅烷乳液掺量下混凝土的抗压强度试验、毛细吸水试验、渗透试验和抗冻试验.结果表明,内掺硅烷乳液的防水混凝土在毛细吸收和静水压力作用下有很好的抵抗水分侵入的能力.但是,由于硅烷颗粒的存在减缓了水泥的水化作用,使得内掺硅烷乳液的防水混凝土的抗压强度及抗冻性能较空白混凝土下降;并且随着硅烷掺入量的增加,其抗压强度降低、抗冻性能变差.     

“刚性防水和混凝土结构自防水”系列报道之四 内掺硅烷乳液防水混凝土的耐久性试验研究

对内掺硅烷乳液的防水混凝土进行耐久性试验,包括不同硅烷乳液掺量下混凝土的抗压强度试验、毛细吸水试验、渗透试验和抗冻试验。结果表明,内掺硅烷乳液的防水混凝土在毛细吸收和静水压力作用下有很好的抵抗水分侵入的能力。但是,由于硅烷颗粒的存在减缓了水泥的水化作用,使得内掺硅烷乳液的防水混凝土的抗压强度及抗冻性能较空白混凝土下降;并且随着硅烷掺入量的增加,其抗压强度降低、抗冻性能变差。     

内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备整体防水混凝土

用内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备了整体防水混凝土,通过强度、吸水系数和氯离子侵入等试验对其性能进行了研究.结果表明,硅烷乳液延缓了水泥水化反应,使混凝土强度降低,掺量不宜超过3%;内掺硅烷能够降低混凝土的吸水系数88%以上,即使表面磨损7 mm,降低率仍保持在82%以上,体现了其整体防水性;由于混凝土中部分微小凝胶孔的孔壁不能被憎水化,决定了硅烷掺量存在一个临界值,为3%;此外,防水混凝土能有效抑制氯离子侵入,使氯离子渗透深度由12 mm降为4～6mm.     

掺硅烷后应变硬化水泥基复合材料的吸水性能

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)是近年发展起来的一种新型材料,材料中加入的PVA增强纤维可以约束裂缝的发展,具有很好的抗裂能力.通过毛细吸水试验,研究了SHCC试件成型面和底面的毛细吸水量及其吸水系数,以及内掺硅烷乳液和硅烷粉末后SHCC材料的吸水性能.结果表明,SHCC试件内掺硅烷乳液和硅烷粉末后能够一定程度上抑制水分向SHCC材料中的侵入,硅烷乳液的防水效果优于硅烷粉末.     

掺硅烷乳液制备整体防水混凝土的抗冻性试验研究

进行了掺硅烷乳液制备整体防水混凝土的水冻、盐冻以及不同冻融损伤后的毛细吸水试验。结果表明,在混凝土拌合料中掺加一定量的硅烷乳液,使混凝土的抗冻性降低,并且随着硅烷掺量增加,混凝土的抗冻性能变差。但是在不同的冻融损伤条件下,掺硅烷制备整体防水混凝土仍具有较好的抵抗水分侵入性能。     

憎水剂对掺稻壳灰蒸压加气混凝土性能的影响

掺稻壳灰蒸压加气混凝土过高的吸水率影响了其工作性能,为改善蒸压加气混凝土的吸水特性,研究了三种不同类型憎水剂对蒸压加气混凝土吸水性能的影响。对比分析了掺甲基硅醇钠、辛基三乙氧基硅烷和聚硅氧烷粉末憎水剂的蒸压加气混凝土吸水率、抗压强度和导热系数。结果表明:三种不同类型的憎水剂均能显著降低AAC的吸水率;对比三种憎水剂对蒸压加气混凝土性能的影响,发现聚硅氧烷粉末憎水剂改性效果最佳,其适宜掺量为0.3%～0.7%。     

改善泡沫混凝土吸水性能的研究

为改善泡沫混凝土的吸水性能,对内掺憎水剂F、内掺有机硅和表面刷涂有机硅等3种降低吸水率的方法进行了试验研究。结果表明,掺憎水剂F可显著降低泡沫混凝土的吸水率,内掺有机硅改善吸水性能的效果次之,刷涂有机硅的效果较差。     

掺有机硅防水剂混凝土抗Cl-侵蚀的研究

很多混凝土结构由于氯离子的侵蚀而破坏,增强混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力有助于提高混凝土耐久性.在结构建造时把内掺型防水剂作为混凝土的一种组分加入,使混凝土整体是斥水的,即使出现裂缝,裂缝表面也是防水的,可有效抵抗氯离子侵蚀.本文试验中所用的防水剂为内掺型有机硅防水剂.结果表明,在裂缝宽度不大于0.4mm时,内掺法防水处理...     

非饱和开裂混凝土中水分运移研究

根据双重孔隙介质模型将开裂混凝土视为由完好混凝土和裂缝组成的复合孔隙材料,基于非饱和混凝土的水分运动方程和裂隙渗流的立方定律提出非饱和开裂混凝土中的水分运动方程,同时采用渗水装置对预制裂缝混凝土试块进行渗水试验,研究混凝土初始饱和度、水胶比和裂缝宽度对渗水深度的影响;采用TOUGH 2软件数值分析开裂混凝土中饱和度和水分流速的变化,根据平均流速计算渗水深度并与试验结果比较.研究发现:混凝土初始饱和度越小、裂缝宽度越大,则渗水深度越大,且渗水深度增长先快后慢,反映了混凝土基质势是开裂混凝土中水分运移的驱动因素;裂缝宽度与混凝土渗透性正相关;水分入渗开裂混凝土后流速差和平均流速随时间延长逐渐降低;采用平均流速计算的渗水深度能更好地反映渗水试验中渗水深度的变化趋势.     

结构型纤维对开裂混凝土渗透性能的影响

为研究结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维对带裂缝混凝土渗透性能的影响,通过圆饼试件的反馈劈拉试验预制不同宽度等级的裂缝,借助数码显微镜（supereyes）对不同位置处的裂缝宽度进行测量,利用自行设计的常水头渗透实验装置对带裂缝圆饼试件的渗透率进行测定,利用激光扫描仪对试件开裂面形态进行测量。对比分析了结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维对开裂混凝土渗透性能的影响。研究表明：素混凝土试件在劈拉试验中发生脆性破坏,而掺入结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维的试件开裂后均表现出较好的韧性,裂缝宽度得到较好的控制;随着裂缝宽度的增大,开裂混凝土的渗透率增大;结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维提高了试件开裂面的曲折度和粗糙度,与同等裂缝宽度的素混凝土试件相比,掺加结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维试件的渗透率有不同程度的降低。修正后的泊肃叶定律（Poiseuille law）可以反映结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维对开裂混凝土渗透率的影响。     

恒定气候环境下表面裂缝对混凝土内部湿度响应的影响

为了研究开裂混凝土内部微环境与外部环境的湿度响应关系,通过人工模拟恒定气候环境,开展了不同裂缝工况下混凝土内部湿度响应试验,并考虑了不同水灰比和不同粉煤灰掺量的影响;提出了考虑表面裂缝影响的混凝土等效湿气扩散系数计算公式,建立了恒定气候环境下带表面裂缝混凝土内部湿度响应预测模型,并验证了模型的可行性.结果表明:有裂缝混...     

蒸养混凝土的毛细吸水特性研究

采用ISAT(initial surface absorption test)方法,试验研究了蒸养混凝土的毛细吸水特性,调查了胶凝材料组成、养护条件以及蒸养工艺对蒸养混凝土毛细吸附系数的影响,并探索了相应影响机制及降低蒸养混凝土毛细吸水性的技术途径.结果表明:相对于标养条件,蒸养混凝土由表及里不同位置呈现更大的毛细吸水梯度;混凝土暴露表层的蒸养效应是导致其毛细吸水梯度增大的主要原因;采用粉煤灰、矿渣及硅灰复掺技术、对蒸养后的混凝土进行后续水养以及在蒸养过程中对暴露表层进行保湿覆盖处理均能减少蒸养混凝土的毛细吸附系数,降低蒸养混凝土由表及里的毛细吸水梯度.     

改善泡沫混凝土吸水性能的研究

为改善泡沫混凝土的吸水性能,对内掺憎水剂F、内掺有机硅和表面刷涂有机硅等3种降低吸水率的方法进行了试验研究。结果表明,掺憎水剂F可显著降低泡沫混凝土的吸水率,内掺有机硅改善吸水性能的效果次之,刷涂有机硅的效果较差。     

蒸养机制砂混凝土的毛细吸水特性

采用ISAT(Initial Surface Absorption Test)方法研究了蒸养制度和石粉含量对机制砂混凝土毛细吸水性能的影响。结果表明:相比于标养条件,蒸养会增大机制砂混凝土的毛细吸水能力,但与同养护条件下的河砂混凝土相比,机制砂混凝土的毛细吸水系数更低;静养时间的缩短和恒温温度的升高都会增大机制砂混凝土的毛细吸水系数,合适的静养时间和养护温度分别为4 h和50℃;石粉含量对蒸养机制砂混凝土毛细吸水性影响较大,随着石粉含量的增加,蒸养机制砂混凝土的毛细吸水系数先变小后变大,合适的石粉含量为10%。     

压力水头下开裂混凝土渗透特性试验研究

根据地下结构承受水压及构件存在裂缝的情况,本文采用自制混凝土试块模具、自制可控开裂混凝土装置、自制可控压力水头装置和裂缝测宽仪组成的试验系统,按照不同水压、不同浓度和不同裂缝宽度工况下进行了压力水头下开裂混凝土渗透特性试验。试验结果表明：Fick第二定律无法准确描述压力水头下氯离子的运移规律,不适用于评价压力水头下氯离子的运移;存在控制氯离子浸泡溶液运移的裂缝宽度阈值,且该阈值不受水头压力大小的影响。本文所采用的试验方法可以作为同类研究的借鉴和参考。     

裂缝、表面防水处理对混凝土耐久性的影响

混凝土结构普遍存在着大量的裂缝,在恶劣的环境条件下,一些裂缝成为侵蚀性离子进入混凝土的便捷通道,降低了混凝土的耐久性.侵蚀性离子如氯离子的传输离不开水的作用,如果混凝土表面和裂缝面的部分或者全部是斥水的,则可有效阻止氯离子的侵入.有机硅防水剂作为一种新型的防水剂,能够在混凝土的表层形成一个隔离层,实现减少氯离子侵入的目的.试验中所用的防水剂为有机硅液态防水剂.结果表明,从0.1mm到0.4mm的裂缝宽度范围内,不管防水处理是在裂缝出现之前还是之后进行,沿裂缝的氯离子含量都有大幅度的下降;同样宽度裂缝条件下,在裂缝出现之后进行防水处理,沿裂缝氯离子含量比先进行防水处理小一些.