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聚合物防腐砂漿

聚合物防水防腐砂漿是由特制的水泥基粉劑和 100C 1 型高分子乳液組成的一種集抗?jié)B、防潮、輕防腐為一體的雙組分防水材料，具有極佳抗?jié)B性、粘結(jié)性和耐凍融性，再加上其膨脹系數(shù)與混凝土高度一致，因而用本產(chǎn)品施工的工程耐久性極好。本品適用于抗震耐磨防水工程以及有一定耐腐蝕要求的特殊防水工程，廣泛應(yīng)用于地鐵、鐵（公）路隧道、城市地下管線、廚廁、污水處理工程及各種輸排水管道。
特別適用于電廠煙囪、煙道和雙曲線冷卻塔，具有抗?jié)B、防腐、防水、耐高溫，耐煙氣、水汽沖刷，不脫落， 10年內(nèi)不老化。
一、主要特點(diǎn)
·無毒、無害、不污染環(huán)境，屬環(huán)保型產(chǎn)品。
·可在潮濕基面施工。
·與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度極高，凝固速度快，基層清理簡單，省工省時(shí)。
·抗折性好、早期及后期強(qiáng)度高，耐振動(dòng)、抗碾壓、抗沖擊。
·耐腐蝕性好，可用于鹽度很高的地下工程和廢水處理工程。
·耐低溫性能優(yōu)良，耐凍融性性能好， 100次凍融循環(huán)強(qiáng)度和重量無損失。
二、主要技術(shù)指標(biāo)
檢驗(yàn) 項(xiàng) 目
技術(shù)指標(biāo)
檢測結(jié)果
凝結(jié)時(shí)間， min
初凝
≥ 15
57
終凝
≤ 360
114
抗?jié)B性強(qiáng)度， 7d，MPa涂層
≥ 1.2
1.5
粘結(jié)強(qiáng)度， 28d，MPa涂層
≥ 2.0
2.89
抗壓強(qiáng)度， 28d，MPa涂層
≥ 25
31.2
抗折強(qiáng)度， 28d，MPa涂層
≥ 8
9.5
拉伸強(qiáng)度， 28d，MPa涂層
≥ 3.0
3.87
凍融循環(huán)，－ 20℃～ 20℃，100次
——
強(qiáng)度、重量無損失
耐熱性， 170℃，5h
無開裂、起皮、脫落
合格
抗凍性，－ 40℃，5h
無開裂、起皮、脫落
合格
干收縮， 90d
——
0.510mm/m
耐化學(xué)腐蝕， 180d，
抗壓強(qiáng)度保持率， %
工業(yè)汽油
≥ 80
99
工業(yè)乙醇
≥ 80
105
飽和 Na 2 SO 4 溶液
≥ 80
109
飽和 Na 2 CO 4 溶液
≥ 70
81
0.5% H 2 SO 4 溶液
≥ 80
95
2% HCl溶液
≥ 50
60
飽和尿素溶液
≥ 80
117
飽和 NH 4 CL溶液
≥ 80
86
飽和 NH 4 NO 3 溶液
≥ 80
86
工業(yè)氨水
≥ 80
112
2% HNO 3 溶液
≥ 50
61
三、配比及混料方法
1、配比：粉＋乳液，中間加一層耐腐蝕網(wǎng)格布。
2、混料方法：將稱好的粉料放入拌料桶中，開動(dòng)攪拌器，攪拌至水和粉料充分混合；然后將稱好的乳淮和剩余的水全部倒入桶中，繼續(xù)攪拌成均勻無團(tuán)塊的漿料。
四、使用方法及注意事項(xiàng)
1、使用方法
基層處理好后，用刮板將配好的濕料刮至基面上，涂層硬化后（手壓不留指紋），噴（灑）水養(yǎng)護(hù)， 4h后沿交叉方向刮涂第二遍。較后一次刮涂完成后進(jìn)行48h濕養(yǎng)護(hù)。
2、注意事項(xiàng)
·施工前基層用水濕潤。
·低于 5℃、高于40℃不要施工。
·雨天或預(yù)計(jì) 24h內(nèi)有雨不要施工
五、聚合物防水防腐砂漿物理力學(xué)性能常用指標(biāo)
試驗(yàn) 項(xiàng) 目
技術(shù) 指標(biāo)
用途
用于長期浸水環(huán)境下的建筑防水工程，粉 3.7kg＋液1.8kg
固體含量， % ≥
65
干燥時(shí)間
表干時(shí)間， h ≤
4
實(shí)干時(shí)間， h ≤
8
拉伸強(qiáng)度
無處理， MPa ≥
1.8
加熱處理后保持率， % ≥
80
堿處理后保持率， % ≥
80
紫外線處理后保持率， % ≥
80
斷裂伸長率
無處理， % ≥
80
加熱處理， % ≥
65
堿處理， % ≥
65
紫外線處理， % ≥
65
低溫柔性，　φ　10mm棒
——
不透水性， 0.3MPa，30min
不透水
潮濕基面粘結(jié)強(qiáng)度， MPa ≥
1.0
抗?jié)B性（背水面）， MPa ≥
0.6
六、聚合物防腐砂漿作業(yè)指導(dǎo)書
1、聚合物砂漿的主要性能及適用范圍
聚合物砂漿是一種新型的混凝土表面修補(bǔ)材料，是以少量水溶性聚合物改性劑，再摻入一定量的活性成分、膨脹成分而配制成的聚合物防滲、防碳化、防腐砂漿。由于聚合物及活性成分的摻入，改善了聚合物水泥砂漿的物理、力學(xué)及耐久性能。主要體現(xiàn)在：
（1）活性作用。聚合物乳液中有表面活性劑，能夠起減水作用。同時(shí)對水泥顆粒有分散作用，改善砂漿和易性，降低用水量，從而減少水泥的毛細(xì)孔等有害孔，提高砂漿的密實(shí)性和抗?jié)B透能力。
（2）橋鍵作用。聚合物分子中的活性基因與水泥水化中游離的 Ca 2＋、 A1 3＋、 Fe 2＋等離子進(jìn)行交換，形成特殊的橋鍵，在水泥顆料周圍發(fā)生物理、化學(xué)吸附，成連續(xù)相，具有高度均一性，降低了整體的彈性模量，改善了水泥漿物理的組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，使得承受變形能力增加，產(chǎn)生微隙的可能性大大減少。即使產(chǎn)生微裂隙，由于聚合物的橋鍵作用，也可限制裂縫的發(fā)展。
（3）充填作用。聚合物乳液迅速凝結(jié)，形成堅(jiān)韌、致密的薄膜，填充于水泥顆粒之間，與水泥水化產(chǎn)物形成連續(xù)相填充空隙，隔斷了與外界聯(lián)系的通道。
總之，聚合物的活性作用、橋鍵作用、充填作用改善了硬化水泥漿體的物理結(jié)構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力，降低了整體的彈性模量、減少用水量、改善了硬化水泥漿體內(nèi)部毛細(xì)孔等有害孔，從而提高了砂漿的粘結(jié)、抗裂、抗?jié)B及抗腐蝕等性能。與普通砂漿相比，聚合物砂漿具有抗拉強(qiáng)度高、拉壓彈性模量低、干縮變形小、抗凍、抗?jié)B、抗沖耐磨，與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高，具有一定的彈性，抗裂性能高。與環(huán)氧砂漿相比，還具有施工工藝簡單、操作方便、無毒、成本低（是環(huán)氧砂漿的 1/3 ～ 1/5 ）等優(yōu)點(diǎn)。適用于水工、港工、公路、交通及地下工程的混凝土建筑物因碳化、空蝕、凍融破壞及化學(xué)侵蝕而引起的混凝土表層開裂、剝蝕等混凝土表面修補(bǔ)，可直接用于防滲、防腐、防碳化工程，也可用于建筑瓷磚粘貼和衛(wèi)生間防滲。
2、聚合物砂漿施工及質(zhì)量控制
采用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)加固處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、工程特點(diǎn)及施工進(jìn)度合理組織施工。施工流程為：舊混凝土鑿毛 → 噴砂（或用鋼刷）除銹（污） → 涂刷鋼筋防銹劑 → 用清水沖洗飽和 → 基面涂刷界面劑 → 抹聚合物砂漿 → 養(yǎng)護(hù) → 涂防碳化劑。
（1）基底處理
① 鑿毛。為確保聚合物砂漿與基底混凝土具有良好的粘結(jié)，一般用鋼絲刷或噴砂方法清除表面浮層污物（有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷）。如基面松動(dòng)嚴(yán)重，應(yīng)采用人工鑿毛方法，鑿掉破損的混凝土，使基底露出堅(jiān)硬、牢固的混凝土面，鑿毛必須徹底全面，但也不宜深度過大，以免破壞了未碳化和損破的混凝土。如果鋼筋銹蝕外露，還應(yīng)對鋼筋表面進(jìn)行除銹，并涂刷鋼筋防銹劑。
② 飽和。對鑿除的混凝土表面，采用高壓水槍（采用飲用水）將碎屑、灰塵沖洗干凈，并連續(xù)、均勻地噴灑，使表層混凝土達(dá)到飽和狀態(tài)，且表面無明水。
（2）砂漿的配制
根據(jù)選用的原材料、設(shè)計(jì)技術(shù)及施工和易性要求事先進(jìn)行試拌?，F(xiàn)場可用砂漿攪拌機(jī)拌和或人工拌和，其各組分的配比用量必須嚴(yán)格控制。
先將稱好的水泥、砂攪拌均勻，再將稱好的改性乳液、活性劑及其他外加劑和水混合后加入，充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯伞８鹘M分配比必須嚴(yán)格控制。若人工拌和，宜在鐵皮板上進(jìn)行，以防止拌和水流失，造成因砂漿水灰比改變而影響砂漿的和易性，拌和水應(yīng)采用飲用水。
每次拌和砂漿的方法應(yīng)根據(jù)砂漿施工的進(jìn)度確定。拌和成的砂漿存放的時(shí)間不宜超過 45min 。若拌成砂漿未及時(shí)使用而出現(xiàn)干硬現(xiàn)象，不能再加水重新拌和，應(yīng)舍棄不用。
（3）施工
① 界面劑的涂刷。抹砂漿之前，在工作基面上涂刷聚合物界面改性劑，涂刷時(shí)應(yīng)均勻，不得有漏涂、流淌。
② 砂漿抹面施工。待界面劑用手觸摸感到似粘非粘時(shí)，應(yīng)立即抹砂漿，可采用機(jī)械噴涂或人工壓抹，操作速度要快，且朝一個(gè)方向，一次用力抹平，避免反復(fù)抹。
③ 如修補(bǔ)厚度超過 3cm 時(shí)，應(yīng)分層施工。層與層之間應(yīng)間隔4h ；對于破壞較深的部位（大于5cm），可先采用聚合物混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，養(yǎng)護(hù) 3 ～ 5d 后，再抹砂漿。
砂漿適宜在 5 ～ 30 ℃ 的環(huán)境溫度下進(jìn)行施工。如環(huán)境溫度超出此范圍，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對材料及配比進(jìn)行調(diào)整。
（4）養(yǎng)護(hù)
用砂漿抹面后，應(yīng)及時(shí)采用人工灑水并用塑料布或濕麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)，避免砂漿產(chǎn)生干縮裂縫，潮濕養(yǎng)護(hù) 48h 后，再涂刷防碳化劑，自然潮濕養(yǎng)護(hù) 5d 。
（5）施工控制
① 為保證砂漿的施工質(zhì)量，必須建立、健全質(zhì)量保證體系。施工人員應(yīng)嚴(yán)格按操作程序，對各道工序進(jìn)行檢查驗(yàn)收。
② 砂漿層外觀平整，層面與基底結(jié)合牢靠。
③ 在施工過程中，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)，必要時(shí)可現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，以檢查其效果。

3 、注意事項(xiàng)
（1）清理基面，鑿除破損、松動(dòng)的混凝土，噴砂（或用鋼刷）除銹和油污，使外露鋼筋表面無銹蝕，且混凝土表面粗糙。
（2）抹砂漿前 2h ，用飲用水沖洗待修補(bǔ)部位，使混凝土表面處于飽和狀態(tài)，但表面不能有明水。
（3）人工修補(bǔ)時(shí)，無論采用機(jī)械噴涂還是人工抹砂漿，應(yīng)朝一個(gè)方向使用抹刀，并且盡量一次抹完，避免來回抹。如修補(bǔ)厚度超過 3cm 時(shí)，應(yīng)分層抹，層與層之間應(yīng)間隔 3 ～ 4h ，每層厚度不超過 2cm 。
（4）修補(bǔ)砂漿養(yǎng)護(hù) 48h 后再涂混凝土防碳化劑。

[　應(yīng)用實(shí)例　1]
聚合物砂漿在混凝土表面的修復(fù)與加固
某一定農(nóng)場混凝土建筑物進(jìn)行了全面調(diào)查，并用回彈儀測驗(yàn)了建筑物的混凝土強(qiáng)度，用酸酞試液測驗(yàn)了碳化深度。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有混凝土建筑物耐久性不良，其主要表現(xiàn)在：
（ 1 ）混凝土碳化和裂縫問題普遍存在；
（ 2 ）沿海地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕嚴(yán)重；
（ 3 ）臨水混凝土表面凍融松散剝落破壞；
（ 4 ）混凝土表面沖磨破壞、機(jī)械磨損、磨蝕破壞以及化學(xué)侵蝕；
（ 5 ）堿骨料反應(yīng)破壞等。這些問題嚴(yán)重影響混凝土建筑物壽命和外觀，甚至危及混凝土建筑物的正常運(yùn)行和安全。為了提高混凝土建筑物的耐久性，延長建筑物的使用壽命，其后筆者對農(nóng)場內(nèi)的 3 座大梁混凝土剝落且有露筋現(xiàn)象的公路橋。 15 座出現(xiàn)大面積混凝土碳化且鋼筋銹蝕嚴(yán)重的農(nóng)田排灌泵站的工作橋， 5 座出現(xiàn)大面積混凝土剝落，碳化和鋼筋銹蝕嚴(yán)重的節(jié)制閘機(jī)架橋等工程采用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)加固，總面積達(dá) 3050m 2 ，防碳化噴涂面積約 3400m 2 。經(jīng)過現(xiàn)場檢查驗(yàn)收，沒有發(fā)現(xiàn)因材料或施工原因而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，防碳化涂層沒有發(fā)現(xiàn)脫落現(xiàn)象。在施工中，曾對只有 3d 齡期修補(bǔ)砂漿進(jìn)行鑿除檢查，結(jié)果鑿除的砂漿普遍能粘下老混凝土面。經(jīng)過 2a 的多次運(yùn)行，沒有發(fā)現(xiàn)脫落和出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，這說明聚合物砂漿是一種理想的修補(bǔ)材料。
聚合物砂漿的主要性能及適用范圍
聚合物砂漿是一種新型的混凝土表面修補(bǔ)材料，是以少量水溶性聚合物改性劑，再摻入一定量的活性成分，膨脹成分而配制成的聚合物防滲、防碳化、防腐砂漿。由于聚合物及活性成分的摻入，改善了聚合物水泥砂漿的物理，力學(xué)及耐久性能。主要體現(xiàn)在：
（ 1 ）活性作用。聚合物乳液中有表面活性劑，能夠起到減水作用。同時(shí)對水泥顆粒有分散作用，改善砂漿和易性，降低用水量，從而減少水泥的毛細(xì)孔等有害孔，提高砂漿的密實(shí)性和抗?jié)B透能力。
（ 2 ）橋鍵作用，聚合物分子中的活性基因與水泥水化中游離 Ca2 、 Al3 、 Fe2 等離子進(jìn)行交換，形成特殊的橋鍵，在水泥顆粒周圍發(fā)生物理、化學(xué)吸附、成連續(xù)相，具有高度均一性，降低了整體的彈性模量，改善了水泥漿物理的組織結(jié)構(gòu)及內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)，使得承受變形能力增加，產(chǎn)生微隙的可能性大大減少。即使產(chǎn)生微裂隙，由于聚合物的橋鍵作用，也可限制裂縫的發(fā)展。
（ 3 ）充填作用。聚合物乳液迅速凝結(jié)，形成堅(jiān)韌、致密的薄膜，填充于水泥顆粒之間，與水泥水化產(chǎn)物形成連續(xù)相填充空隙，隔斷了與外界聯(lián)系的通道。
總之，聚合物的活性作用，橋鍵作用，充填作用改善了硬化水泥漿體的物理結(jié)構(gòu)及內(nèi)應(yīng)力，降低了整體的彈性模量，減少用水量、改善了硬化水泥漿體內(nèi)部毛細(xì)孔等。
可以看出，與普通砂漿相比，聚合物砂漿具有抗拉強(qiáng)度高、拉壓彈性模量低、干縮變形小、抗凍、抗?jié)B、抗沖耐磨、與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高，具有一定的彈性、抗裂性能高。與環(huán)氧砂漿相比，還具有施工工藝簡單、操作方便、無毒、成本低（是環(huán)氧砂漿的 1/3~1/5 ）等優(yōu)點(diǎn)。適用于水工、港工、公路、交通及地下工程的混凝土建筑物因碳化、空蝕、凍融破壞及化學(xué)侵蝕而引起的混凝土表層開裂、剝蝕等混凝土表面薄層修補(bǔ)，可直接用于防滲、防腐、防碳化工程、也可用于建筑瓷磚粘貼和衛(wèi)生間防滲。
聚合物砂漿施工及質(zhì)量控制
采用聚合物砂漿進(jìn)行加固處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、工程特點(diǎn)及施工進(jìn)度合理組織施工。施工流程為：舊混凝土鑿毛 → 噴砂（或用鋼刷）除銹（污） → 涂刷鋼筋防銹劑 → 用清水沖洗飽和 → 基面涂刷界面劑 → 抹聚合物砂漿 → 養(yǎng)護(hù) → 涂防碳化劑。
1 、基底處理
（ 1 ）鑿毛。為確保聚合物砂漿與基底混凝土具有良好的粘結(jié)，一般用鋼絲刷或噴砂方法清除表面浮層污物（有油漆或油脂污染部位用丙酮洗刷）。如基面松動(dòng)嚴(yán)重，應(yīng)采用人工鑿毛方法，鑿掉破損的混凝土，使基底露出堅(jiān)硬、牢固的混凝土面，鑿毛必須徹底全面，但也不宜深度過大，以免破壞了未碳化和損破的混凝土。如果鋼筋銹蝕外露，還應(yīng)對鋼筋表面進(jìn)行除銹，并涂刷鋼筋防銹劑。
（ 2 ）飽和。對鑿除的混凝土表面，采用高壓水槍（采用飲用水）將碎屑、灰塵沖洗干凈，并連續(xù)、均勻地噴灑，使表層混凝土達(dá)到飽和狀態(tài)，且表面無明水。

2 、砂漿的配制
根據(jù)選用的原材料，設(shè)計(jì)技術(shù)及施工和易性要求事先進(jìn)行試拌?，F(xiàn)場可用砂漿攪拌機(jī)拌和或人工拌和，其各組分的配比用量必須嚴(yán)格控制。
先將稱好的水泥，砂攪拌均勻，再將稱好改性乳液、活性劑及其他外加劑和水混合后加入，充分?jǐn)嚢杈鶆蚣纯?，各組分配比必須嚴(yán)格控制。若人工拌和，宜在鐵皮板上進(jìn)行，以防止拌和水流失，造成因砂漿水灰比改變而影響砂漿的和易性，拌和水應(yīng)采用飲用水。
每次拌和砂漿的方法應(yīng)根據(jù)砂漿施工的進(jìn)度確定。拌和成的砂漿存放的時(shí)間不宜超過 45min 。若拌成砂漿未及時(shí)使用而出現(xiàn)干硬現(xiàn)象，不能再加水重新拌和，應(yīng)舍棄不用。
3 、施工
（ 1 ）界面劑的涂刷。抹砂漿之前，在工作基面上涂刷聚合物界面改性劑，涂刷時(shí)應(yīng)均勻，不得有漏涂、流淌。
（ 2 ）砂漿抹面施工。待界面劑用手摸感到似粘非粘時(shí)，應(yīng)立即抹砂漿，可采用機(jī)械噴涂或人工壓抹，操作速度要快，且朝一個(gè)方向，一次用力抹平，避免反復(fù)抹。
（ 3 ）如修補(bǔ)厚度超過 3cm 時(shí)，應(yīng)分層施工。層與層之間應(yīng)間隔 4h ；對于破壞較深的部位（大于 5cm ），可先采用聚合物混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，養(yǎng)護(hù) 3 ~ 5d 后，再抹砂漿。
砂漿適宜在 5 ~ 30 ℃ 的環(huán)境溫度下進(jìn)行施工。如環(huán)境溫度超出此范圍，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對材料及配比進(jìn)行調(diào)整。
4 、養(yǎng)護(hù)
用砂漿抹面后，應(yīng)及時(shí)采用人工灑水并用塑料布或濕麻袋覆蓋養(yǎng)護(hù)，避免砂漿產(chǎn)生干縮裂縫，潮濕養(yǎng)護(hù) 48h 后，再涂刷防碳化劑，自然潮濕養(yǎng)護(hù) 5d 。
5 、施工控制
（ 1 ）為保證砂漿的施工質(zhì)量，必須建立，健全質(zhì)量保證體系，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按操作程序，對各道工序進(jìn)行檢查驗(yàn)收。
（ 2 ）砂漿層外觀平整，層面與基底結(jié)合牢靠。
（ 3 ）在施工過程中按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)，必要時(shí)可現(xiàn)場進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，以檢查其效果，施工注意事項(xiàng)。
1 ）清理基面，鑿除破損，松動(dòng)的混凝土，噴砂（或用鋼刷）除銹和油污，使外露鋼筋表面無銹蝕，且混凝土表面粗糙。
2 ）抹砂漿前 2h ，用飲用水沖洗待修補(bǔ)部位，使混凝土表面處于飽和狀態(tài)，但表面不能有明水。
3 ）人工修補(bǔ)時(shí)，無論采用機(jī)械噴涂還是人工抹砂漿，應(yīng)朝一個(gè)方向使用抹刀，并且盡量一次抹完，避免來加抹。如修補(bǔ)厚度超過 3cm 時(shí)，應(yīng)分層抹，層與層之間應(yīng)間隔 3 ~ 4h ，每層厚度不超過 2cm 。
4 ）修補(bǔ)砂漿養(yǎng)護(hù) 48h 后再涂混凝土防碳化劑。
結(jié)論
聚合物砂漿是一種質(zhì)量可靠，價(jià)格低廉，施工方便，而且無毒環(huán)保性修補(bǔ)材料，可以提高混凝土的耐久性，延長建筑物的使用壽命，可以防止混凝土病害的繼續(xù)擴(kuò)大，對新建混凝土工程采取預(yù)防性措施。
聚合物砂漿具有粘結(jié)強(qiáng)度高，干縮變形小，抗壓模量低，抗氯離子和硫酸鹽離子侵蝕能力強(qiáng)的特點(diǎn)，而且可顯著提高護(hù)筋陰銹能力，還具有一定的補(bǔ)償收縮性能，采用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)加固處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，工程特點(diǎn)及施工進(jìn)度合理組織施工。

耐腐蝕砂漿在濃鹽水中性能研究
鋼筋混凝土建筑物由于環(huán)境中各種鹽類的侵入，導(dǎo)致混凝土發(fā)生物理、化學(xué)腐蝕或其中鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕而過早破壞。如處于氯鹽污染環(huán)境中的沿海碼頭、涵閘、濱海電廠等港口水工建筑物往往 10 多年時(shí)間就因鋼筋腐蝕而脹裂破壞。近年來，隨著海洋資源的進(jìn)一步開發(fā)利用，耐鹽堿腐蝕高速公路橋的開發(fā)建設(shè)，以及西部鹽堿地的開發(fā)，我國將面臨著更多處于高濃度鹽水環(huán)境中的鋼筋混凝土建筑物，依次發(fā)生的各種病害將更為嚴(yán)峻。因此了解混凝土材料耐鹽水腐蝕性能和環(huán)境適應(yīng)性，對于延長建筑物壽命、降低經(jīng)濟(jì)損失具有十分重要的意義。
丙乳砂漿 ( 或混凝土 ) 具有優(yōu)異的粘結(jié)、防滲、抗氯離子滲透等性能，能有效阻止水、氯離子的侵入，目前在港工、水工等鋼筋混凝土建筑物上得到廣泛應(yīng)用。本課題通過對丙乳砂漿等材料在濃鹽水干濕交替條件腐蝕性能的試驗(yàn)研究，為其在高濃度鹽水環(huán)境巾的應(yīng)用提供技術(shù)依據(jù)。
1 、試件制作
1.1 原材料
P · O32.5 普通硅酸鹽水泥；河砂；丙烯酸共聚乳液 ( 丙乳 ) ；硅粉； FDN 減水劑。
1.2 試件成型
試驗(yàn)設(shè)計(jì)了普通水泥砂漿 ( 對比組 ) 、丙乳砂漿和硅粉高密度砂漿 3 種技術(shù)條件的砂漿試件，配合比見表 1 。
試件成型和養(yǎng)護(hù)按《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》 (JTJ 270 — 98) 和《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》 (DL ／ T 5126 — 2001) 進(jìn)行。測量氯離子滲入量的試件尺寸為 10cm × 10cm × 10cm ，粘結(jié)強(qiáng)度試件為 5cm × l 0cm × l 0cm 塊石和 5cm × l 0cm × l 0cm 的砂漿組成，其余試驗(yàn)項(xiàng)目試件的尺寸為 4cm × 4cm × 16cm ，采用人工拌和，試件成型后，放置 24h ，然后放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù) 28d ，取出測量砂漿試件抗壓、抗折及與塊石粘結(jié)強(qiáng)度 ( 如表 1) ，并進(jìn)行各項(xiàng)防腐蝕性能試驗(yàn)。
2 、試驗(yàn)條件和方法
2.1 試驗(yàn)條件
腐蝕介質(zhì)：濃度為 3 倍人造海水 ( 含鹽量 10.5 ％ ) 的高濃度鹽水；試驗(yàn)條件：試件浸泡在 (50 ± 1) ℃的鹽水中，水分全部蒸發(fā)鹽結(jié)晶析出為 1 個(gè)周期 ( 約為 20d) ，鏟掉結(jié)晶鹽重新?lián)Q上新鹽水，如此反復(fù)。
表　1　砂漿的配合比
Table 1 Mortar mix
技術(shù)條件
水
水泥
丙乳
砂
28d 強(qiáng)度 /MPa
抗壓
抗折
粘結(jié)
普通組
0.45
1
0
2
49.4
10.5
1.89
丙乳組
0.07
1
0.3
2
52.5
13.6
2.55
硅粉組
0.38
1
0
2
60.2
11.3
2.19
注：硅粉組高效減水劑（ FDN ）為 0.01 ，硅粉為 0.04
2.2 試驗(yàn)方法
在含鹽腐蝕環(huán)境中，鹽水中有害離子滲入，并在砂漿內(nèi)部結(jié)晶或與砂漿某些組分反應(yīng)生成膨脹性或無膠凝性產(chǎn)物是砂漿試件破壞的主要原因。伴隨著砂漿與環(huán)境介質(zhì)的物理或化學(xué)反應(yīng)，砂漿強(qiáng)度、質(zhì)量、體積、吸水率等性能將發(fā)生改變，測量試驗(yàn)過程中的這些性能變化，就能了解各技術(shù)條件砂漿抗腐蝕性能的狀況。
2.2.1 氯離子滲透量
在氯鹽環(huán)境中，氯離子侵入導(dǎo)致鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土破壞的主要原因。所以測量滲入到砂漿中游離氯離子含量及滲透深度直接反映砂漿的防腐蝕能力。
試件養(yǎng)護(hù)完畢晾干后，留一面作為氯離子滲透面，其余五面用混凝土底漆加環(huán)氧樹脂封閉，固化 1 周后投入加速腐蝕試驗(yàn)。一定試驗(yàn)周期時(shí)，鉆取 5 個(gè)深度層 ( 每層 10cm ) 的砂漿粉樣，按“規(guī)程” (JTJ270 — 98)7.16 方法測定粉樣中游離氯離子含量。
2.2.2 吸水率
吸水率的大小可以反映砂漿密實(shí)性和抗?jié)B性的好壞。在腐蝕試驗(yàn)過程中，鹽水中有害離子的滲入，在砂漿內(nèi)發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)后，會(huì)導(dǎo)致孔結(jié)構(gòu)的變化而使砂漿吸水率發(fā)生改變，在試驗(yàn)前和一定試驗(yàn)周期時(shí)，按“規(guī)程” (JTJ 270 — 98) 規(guī)定方法，測定砂漿試件吸水率，并將結(jié)果與同條件淡水中的試件進(jìn)行對比。
2.2.3 質(zhì) 量
試件養(yǎng)護(hù)完畢后，洗凈、烘干、冷卻稱重，進(jìn)行加速腐蝕試驗(yàn)，一定試驗(yàn)周期后，取出、沖洗干凈烘干，、冷卻稱重，計(jì)算質(zhì)量變化率。
2.2.4 強(qiáng) 度
在試驗(yàn)前和一定試驗(yàn)周期后，按“規(guī)程” (JTJ 270 — 98) 測定試件的抗壓、抗折及與塊石粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果與同條件淡水中的試件進(jìn)行對比，計(jì)算強(qiáng)度腐蝕耐腐蝕系數(shù)。
2.2.5 體積膨脹
在試件長、寬兩個(gè)方向四個(gè)側(cè)面的中心處，用環(huán)氧樹脂粘貼不銹鋼測頭，在每一試驗(yàn)周期用精度為 0.01mm 的電子數(shù)顯卡尺測量試件兩個(gè)方向上的長度變化，計(jì)算試件長度變化率。
2.2.6 微觀結(jié)構(gòu)和礦物組成
腐蝕試驗(yàn)結(jié)束后，將試件烘干，取其漿體，制成約 1cm 2 的樣品，用掃描電鏡／能譜儀 (SEM ／ EDS) 觀察其顯微結(jié)構(gòu)，分析水泥漿體中礦物組成，以研究試件性能劣化原因。
3 、試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 氯離子滲透量

測量了砂漿試件 3 、 6 和 10 個(gè)試驗(yàn)周期時(shí)不同深度層中氯離子含量，其中 10 個(gè)周期 (169d) 時(shí)的氯離子分布如圖 1 所示。
結(jié)果表明，在 3 次測量中，氯離子在丙乳砂漿和硅粉砂漿中滲透量和滲透深度均明顯小于普通砂漿。其中丙乳砂漿各層氯離子含量均小于普通砂漿，如 10 個(gè)周期 (169d) 時(shí)，靠前層和第二層中氯離子含量僅為同層普通砂漿的 24 ％和 7 ％；硅粉砂漿雖然靠前層的氯離子含量隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長逐漸超過了普通砂漿，但內(nèi)部氯離子含量要低得多，如 169d 時(shí)，第二層中氯離子含量僅為同層普通砂漿的 10 ％。
氯離子滲透及分布規(guī)律表明，兩種改進(jìn)砂漿特別是丙乳砂漿具有優(yōu)越的抵抗氯離子侵入的能力。
3.2 吸水率
在試驗(yàn)過程中砂漿試件吸水率的變化如圖 2 。由圖 2 可見，丙乳砂漿的吸水率顯著低于另外 2 組砂漿的吸水率，試驗(yàn)前 (28d 齡期 ) 丙乳砂漿吸水率是 0.44 ％，僅為普通砂漿吸水率 (8.06 ％ ) 的 5 ％，并且在以后的試驗(yàn)期間，一直保持非常低的水平。這表明，丙乳砂漿具有較高的密實(shí)度和優(yōu)越的抗?jié)B性能。

從 3 種試件在試驗(yàn)過程中吸水率的發(fā)展來看，在淡水中，由于水化作用的繼續(xù)，吸水率均有不同程度的下降，但在鹽水中吸水率下降更多。兩者之間的差是由于鹽水中離子的滲入，在孔隙內(nèi)的物理結(jié)晶或與水化產(chǎn)物反應(yīng)生成新的物質(zhì)填充了部分孔隙的原因。普通砂漿吸水率在兩種水中差距較大，試驗(yàn) 104d 時(shí)，兩者差距達(dá)到 2.89 ％，分別是硅粉砂漿 (0.57 ％ ) 和丙乳砂漿 (0.03 ％ ) 的 5 倍和 96 倍，說明普通砂漿中的離子滲入量較多。丙乳砂漿的吸水率在鹽、淡水中隨試驗(yàn)時(shí)間變化曲線幾乎重疊，即兩者保持基本一致的發(fā)展趨勢，表明丙乳砂漿的吸水率基本不受鹽水的影響，鹽水中各種離子難以滲入丙乳砂漿。
吸水率結(jié)果表明，在試驗(yàn)期間內(nèi)，普通砂漿在鹽水的侵蝕下離子滲入量較多，而丙乳砂漿的密實(shí)度高，鹽水中有害物質(zhì)基本沒有滲入。
3.3 質(zhì)量變化
3 種砂漿試件在鹽水及淡水中試驗(yàn) 10 個(gè)周期后的質(zhì)量變化率如表 2 所示。由表 2 可見，普通砂漿試件在經(jīng)過熱鹽水干濕交替 10 個(gè)周期后，質(zhì)量有了明顯的增加，平均增加率達(dá)到 5.70 ％，比相應(yīng)淡水條件下試件 (1.03 ％ ) 增加了 4.5 倍。而其他兩種改進(jìn)砂漿在鹽水中質(zhì)量變化很小，且與淡水中對應(yīng)試件變化情況相近。因此，同樣可以認(rèn)為由鹽水中滲入普通砂漿試件的物質(zhì)較多。
表　2　試驗(yàn)　10　個(gè)周期后試件質(zhì)量變化率
Table 2 The mass change rate of specimen
after testing for 10 cycles?。?br /> 試驗(yàn)
普通組
丙乳組
硅粉組
鹽水
5.70
-0.18
0.54
淡水
1.03
-0.51
0.34
10 個(gè)周期熱鹽水干濕交替腐蝕試驗(yàn)后，砂漿的抗折強(qiáng)度腐蝕系數(shù)、抗壓強(qiáng)度腐蝕系數(shù)、粘結(jié)強(qiáng)度腐蝕系數(shù)如表 3 所列。
表　3　砂漿強(qiáng)度腐蝕系數(shù)
Table 3 Corrosion coefficient Of mortar Strength
試件
抗壓強(qiáng)度腐蝕系數(shù)
抗折強(qiáng)度腐蝕系數(shù)
粘結(jié)強(qiáng)度腐蝕系數(shù)
6 個(gè)周期
10 個(gè)周期
6 個(gè)周期
10 個(gè)周期
10 個(gè)周期
普通組
1.05
0.90
1.27
1.31
0.58
丙乳組
1.00
0.99
1.06
1.02
0.95
硅粉組
1.00
1.03
1.17
0.96
1.00
由表 3 可看到， 3 種試件的 3 類強(qiáng)度腐蝕系數(shù)隨時(shí)間的發(fā)展趨勢有所不同；在 169d 試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，丙乳砂漿的 3 類強(qiáng)度腐蝕系數(shù)一直保持在 1 左右，即鹽水試件的強(qiáng)度發(fā)展基本與淡水試件一致，表示強(qiáng)度基本不受鹽水影響，抗鹽水腐蝕能力強(qiáng)。硅粉組抗折強(qiáng)度腐蝕系數(shù)有一定程度變化，抗壓強(qiáng)度腐蝕系數(shù)和粘結(jié)強(qiáng)度腐蝕系數(shù)也為 1 左右。而普通砂漿組的 3 類強(qiáng)度腐蝕系數(shù)均有顯著改變，在鹽水干濕 169d 時(shí)，抗折強(qiáng)度腐蝕系數(shù)為 1.31 ，但抗壓強(qiáng)度腐蝕系數(shù)已降為 0.90 ，粘結(jié)強(qiáng)度腐蝕系數(shù)已降為 0.58 ，說明試件由于鹽水中離子的滲入，并在試件內(nèi)部物理堆積或生成產(chǎn)物，雖尚未出現(xiàn)膨脹開裂，但抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度已顯著低于淡水試件，砂漿由于鹽水侵蝕而遭到了腐蝕破壞。
3.5 長度變化率

3 種砂漿試件在熱淡、鹽水干濕交替腐蝕過程中的長度變化率試驗(yàn)結(jié)果表明，在整個(gè)試驗(yàn)期間，丙乳砂漿和硅粉砂漿試件兩個(gè)方向的長度變化率在鹽水和淡水中基本一致，鹽水侵蝕尚沒有引起這兩類砂漿發(fā)生膨脹變化。而普通砂漿試件的縱向長度在整個(gè)試驗(yàn)期內(nèi)雖沒有變化，但橫向長度在鹽水中試驗(yàn)約 8 個(gè)周期 (140d) 后己開始增加，橫向發(fā)生了輕微的膨脹 ( 圖 3) 。
以上各項(xiàng)性能試驗(yàn)結(jié)果表明，與普通砂漿相比，丙乳砂漿由于密實(shí)度高，顯著降低環(huán)境介質(zhì)中有害物質(zhì)的滲透，提高了抗鹽水侵蝕能力，適合于濃鹽水侵蝕環(huán)境使用。
3.6 微觀結(jié)構(gòu)分析
由普通砂漿在淡水中干濕交替 10 個(gè)周期后水泥漿體的形貌及成分分析結(jié)果看出，在該漿體中只存在 C — S — H 凝膠和少量 Ca(OH) 2 晶體兩種水化產(chǎn)物。在普通砂漿在鹽水中浸泡 10 個(gè)周期后水泥漿體的 SEM 照片 ( 圖 4) 發(fā)現(xiàn)，除 C — S — H 凝膠和 Ca(OH) 2 晶體外，還有另一種 6 方片狀晶體物質(zhì)存在。其 EDS( 圖 5) 表明，該物質(zhì)主要由 Ca 、 Al 、 Cl 等元素組成，根據(jù)形貌和成分可推測該物質(zhì)是水化鋁酸鈣與滲入的氯離子反應(yīng)生成的氯鋁酸鈣。

對于硅粉砂漿而言，淡水試件漿體中存在 C-S-H 凝膠、少量片狀 Ca （ OH ） 2 晶體及微量針狀鈣釩石晶體，而鹽水試件漿體中發(fā)現(xiàn)含有氯離子的 C — S — H 凝膠、少量片狀， Ca(OH) 2 晶體及氯鋁酸鈣晶體，這表明鹽水中的氯離子已滲入砂漿，并取代了原來鈣釩石中的硫離子以及與漿體中的水化鋁酸鈣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了氯鋁酸鈣晶體，從而導(dǎo)致了其性能的改變。而丙乳砂漿在淡水和鹽水兩種介質(zhì)中干濕交替試驗(yàn)后，均只有 C — S — H 凝膠和少量 Ca(OH) 2 晶體兩種水化產(chǎn)物，表明鹽水尚沒有對丙乳試件產(chǎn)生影響。　　微觀結(jié)構(gòu)檢測結(jié)果表明，在濃鹽水侵蝕作用下，普通砂漿試件性能發(fā)生變化是由于鹽水中氯離子、鈉離子滲入，在內(nèi)部物理堆積及氯離子與水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)所致。
4 、結(jié) 論
1) 在熱鹽水干濕交替的腐蝕過程中，普通混凝土由于鹽水中氯離子和鈉離子的滲入，并在混凝土內(nèi)發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)，使普通砂漿吸水率、質(zhì)量發(fā)生明顯變化；其抗壓強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度明顯下降，體積也出現(xiàn)了輕微的膨脹，表明在鹽水作用下普通砂漿混凝土發(fā)生了腐蝕。
2) 丙乳砂漿密實(shí)度高，具有優(yōu)異的阻止環(huán)境介質(zhì)中氯離子的滲透能力，吸水率僅為普通砂漿的 5 ％，氯離子侵入量僅為普通砂漿的 10 ％左右。因而具有優(yōu)異的抗?jié)恹}水腐蝕能力。

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