混凝土表面防水處理后的氯離子侵蝕試驗(yàn)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(xì)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(shí),滲透型涂料表面處理又不影響混凝土的內(nèi)部水分流失,當(dāng)混凝土內(nèi)部相對濕度降低至一定程度后,鋼筋銹蝕速率會(huì)明顯降低。
另外,沒在抑制鋼筋銹蝕方面,據(jù)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(chǎn)生化學(xué)結(jié)合,還能和鋼筋表面產(chǎn)生一定的化學(xué)結(jié)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(jìn)行了長達(dá)52周的鹽池干濕循環(huán)試驗(yàn)。結(jié)果顯示,氯離子的滲入降低了20%,并且這一效應(yīng)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(jié)果也發(fā)現(xiàn),對于在氯鹽作用下已經(jīng)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(xiàng)工程的混凝土構(gòu)件進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn),并進(jìn)行了鋼筋銹蝕檢測,結(jié)果表明,由于斥水和阻隔氯離子擴(kuò)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(jìn)行該涂料表面防護(hù)處理前后的竟敢電流檢測結(jié)果。可以看出,進(jìn)行防護(hù)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(jīng)歷數(shù)年仍一直保持。圖6.10和圖3.11是采用該表面處理技術(shù)對瑞士一公路路段進(jìn)行處理后與未處理部分的鋼筋銹蝕檢測結(jié)果對比。同樣可以看出,處理后的混凝土內(nèi)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(jì)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(jié)果則顯示,和未處理的混凝土內(nèi)鋼筋活躍的腐蝕狀態(tài)相比,經(jīng)硅烷處理后鋼筋出現(xiàn)了反復(fù)的再鈍化現(xiàn)象。

Giessler等同時(shí)認(rèn)為,在高濕度環(huán)境下,滲透型涂料對混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕的抑制效果會(huì)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(nèi)鋼筋的銹蝕狀況,結(jié)果表明,經(jīng)表面處理的平板試件其內(nèi)部鋼筋的銹蝕發(fā)生與未處理的試件相比有明顯的延遲。例如,試件經(jīng)表面處理后,內(nèi)部鋼筋在鹽池浸泡20~40周會(huì)開始銹蝕,而未經(jīng)處理的試塊在鹽池浸泡8~12周之后就開始銹蝕。該實(shí)驗(yàn)?zāi)┢冢嚰菩筒ζ渲械匿摻钸M(jìn)行失重檢測,其結(jié)果也與半電池電位及腐蝕電流試驗(yàn)結(jié)果相吻合。

Ibrahim等采用施加電勢差加速鋼筋銹蝕并監(jiān)測混凝土開裂的時(shí)間,以及檢測浸泡在氯鹽溶液下混凝土內(nèi)鋼筋的電位和腐蝕電流密度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)滲透型涂料表面處理后混凝土因鋼筋銹蝕開裂餓時(shí)間延遲,鋼筋銹蝕程度大大減弱。McCarthy等的試驗(yàn)研究也得到了類似的結(jié)果。
任昭君采用水灰比為0.6的混凝土,在干濕循環(huán)及外界氯離子環(huán)境下,對經(jīng)過滲透型硅烷溶液處理的混凝土內(nèi)部鋼筋銹蝕進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)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(jīng)過銹蝕前的非穩(wěn)定階段后,從第14周開始防水處理的OXW試件電位值趨于穩(wěn)定,并明顯低于后期電位仍不斷負(fù)向增大的未經(jīng)表面防水處理的OXN試件。圖6.12(c)所示的腐蝕電流密度結(jié)果有類似的變化趨勢。
試驗(yàn)結(jié)束后,將試件剪開對取出的鋼筋進(jìn)行觀察,未進(jìn)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(jìn)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(huán)條件下,混凝土中鋼筋開始銹蝕的時(shí)間要早于持續(xù)氯離子侵蝕條件下的開始銹蝕時(shí)間,試驗(yàn)中持續(xù)氯離子侵蝕環(huán)境下的鋼筋大約在32周左右才開始出現(xiàn)銹蝕(未經(jīng)防水處理、水灰比為0.6的試塊)。其原因主要是:在干濕循環(huán)條件下,CL-的侵入主要依靠直接接觸鹽水的混凝土毛細(xì)吸收作用。鹽分向內(nèi)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(jìn)氯化物。如果混凝土表面暴露于氯鹽溶液是不飽和狀態(tài),則在幾小時(shí)或幾天內(nèi)氯鹽溶液就能被毛細(xì)孔吸入到混凝土5~15mm深度。而試驗(yàn)中滲透涂料表面處理可以有效地抑制干濕循環(huán)環(huán)境下鋼筋銹蝕的產(chǎn)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(jìn)入,使混凝土孔溶液飽和度降低,混凝土的電阻增大,電導(dǎo)率降低。因此,未防水處理試件的半電池電阻值明顯負(fù)向大于進(jìn)行防水處理的試件,鋼筋的腐蝕電流密度也明顯大于進(jìn)行防水處理的試件。

NEWS 13-03 | 2026混凝土表面處理與氯離子導(dǎo)致的鋼筋銹蝕 13-03 | 2026表面處理對混凝土碳化的影響——涂料類型的影響