混凝土表面防水處理后的氯離子侵蝕試驗表明,防水處理能在混凝土表面形成很好的氯離子隔離層,通過降低水的毛細吸收作用來阻止氯離子侵入,使混凝土中的氯離子含量顯著降低。同時,滲透型涂料表面處理又不影響混凝土的內部水分流失,當混凝土內部相對濕度降低至一定程度后,鋼筋銹蝕速率會明顯降低。
另外,沒在抑制鋼筋銹蝕方面,據Stratmann、Fliedmer以及Standke的研究表明,滲透型硅烷類涂料不僅能和混凝土基體產生化學結合,還能和鋼筋表面產生一定的化學結合作用,如圖6.8所示。如果涂料滲透到鋼筋表面,與其作用并在表面形成氧化層,從而對鋼筋銹蝕有抑制作用。
Vries曾將水灰比為0.5的混凝土試塊一面浸漬滲透型防水涂層,之后對其進行了長達52周的鹽池干濕循環試驗。結果顯示,氯離子的滲入降低了20%,并且這一效應對于在室外暴露3年以上混凝土同樣能夠保持。但是,Vries的研究結果也發現,對于在氯鹽作用下已經開始銹蝕的鋼筋,滲透型涂料的防水處理并沒有明顯抑制銹蝕的效果。
Giessler和Standke等人采用了一種滲透型涂料體系ProtcctosilCLT對美國、瑞士等地多項工程的混凝土構件進行了現場試驗,并進行了鋼筋銹蝕檢測,結果表明,由于斥水和阻隔氯離子擴散作用,該涂料有良好的抑制鋼筋銹蝕的效果。圖6.9是美國賓夕法尼亞洲一車庫已被氯離子侵入的部位。在1996年進行該涂料表面防護處理前后的竟敢電流檢測結果。可以看出,進行防護處理后鋼筋中的腐蝕電流從原先的大于0.6uA/cm2迅速下降到可忽略的小于0.1 uA/cm2,并且該效果經歷數年仍一直保持。圖6.10和圖3.11是采用該表面處理技術對瑞士一公路路段進行處理后與未處理部分的鋼筋銹蝕檢測結果對比。同樣可以看出,處理后的混凝土內鋼筋銹蝕電流要逼未處理的略小圖6.10(a),而由腐蝕電流計算的失重量也比未處理的小(圖6.10(b)。而圖6.11的腐蝕電位結果則顯示,和未處理的混凝土內鋼筋活躍的腐蝕狀態相比,經硅烷處理后鋼筋出現了反復的再鈍化現象。
Giessler等同時認為,在高濕度環境下,滲透型涂料對混凝土內鋼筋銹蝕的抑制效果會更顯著,并且在微裂縫存在條件下也能較快的保持著一效果。
Basheer等采用了半電池電位和腐蝕電流等檢測方法研究了44周鹽池浸泡條件下混凝土內鋼筋的銹蝕狀況,結果表明,經表面處理的平板試件其內部鋼筋的銹蝕發生與未處理的試件相比有明顯的延遲。例如,試件經表面處理后,內部鋼筋在鹽池浸泡20~40周會開始銹蝕,而未經處理的試塊在鹽池浸泡8~12周之后就開始銹蝕。該實驗末期,試件破型并對其中的鋼筋進行失重檢測,其結果也與半電池電位及腐蝕電流試驗結果相吻合。
Ibrahim等采用施加電勢差加速鋼筋銹蝕并監測混凝土開裂的時間,以及檢測浸泡在氯鹽溶液下混凝土內鋼筋的電位和腐蝕電流密度,結果發現經滲透型涂料表面處理后混凝土因鋼筋銹蝕開裂餓時間延遲,鋼筋銹蝕程度大大減弱。McCarthy等的試驗研究也得到了類似的結果。
任昭君采用水灰比為0.6的混凝土,在干濕循環及外界氯離子環境下,對經過滲透型硅烷溶液處理的混凝土內部鋼筋銹蝕進行了試驗研究,結果如圖6.12所示,從圖6.12(a)(b)兩種半電池電位值可以看出,在經過銹蝕前的非穩定階段后,從第14周開始防水處理的OXW試件電位值趨于穩定,并明顯低于后期電位仍不斷負向增大的未經表面防水處理的OXN試件。圖6.12(c)所示的腐蝕電流密度結果有類似的變化趨勢。
試驗結束后,將試件剪開對取出的鋼筋進行觀察,未進行防水處理的混凝土試件OXN-0.6銹蝕程度明顯大于防水處理的混凝土試件OXW-0.6。而且,未進行防水處理的混凝土中銹蝕鋼筋的重量損失率約是防水處理的試件的3倍左右。這與半電池電位值和鋼筋的腐蝕電流密度值所反映的鋼筋銹蝕情況相吻合。
在干濕循環條件下,混凝土中鋼筋開始銹蝕的時間要早于持續氯離子侵蝕條件下的開始銹蝕時間,試驗中持續氯離子侵蝕環境下的鋼筋大約在32周左右才開始出現銹蝕(未經防水處理、水灰比為0.6的試塊)。其原因主要是:在干濕循環條件下,CL-的侵入主要依靠直接接觸鹽水的混凝土毛細吸收作用。鹽分向內遷移的程度取決于干燥與潤濕交替期的長短。混凝土表面的干濕交替,不僅影響著氯化物的侵入,而且較深的干燥使以后的潤濕可以更多,更深的帶進氯化物。如果混凝土表面暴露于氯鹽溶液是不飽和狀態,則在幾小時或幾天內氯鹽溶液就能被毛細孔吸入到混凝土5~15mm深度。而試驗中滲透涂料表面處理可以有效地抑制干濕循環環境下鋼筋銹蝕的產生。分析其原因,一方面防水處理能夠在混凝土表面建立有效的氯離子隔離層,在一定程度上阻礙氯離子的侵入,從而降低了氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕;另一方面,防水處理在混凝土表面形成的斥水層能有效地阻止水的進入,使混凝土孔溶液飽和度降低,混凝土的電阻增大,電導率降低。因此,未防水處理試件的半電池電阻值明顯負向大于進行防水處理的試件,鋼筋的腐蝕電流密度也明顯大于進行防水處理的試件。
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