内掺金属皂类防水剂对混凝土防水和抗氯离子效果研究

data-full-width-responsive="true"> 内掺金属皂类防水剂对混凝土防水和抗氯离子效果研究姜蓉，张鹏，赵铁军，王龙军（青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033）0 引言混凝土是一种多孔材料，其孔径在纳米至毫米级。若其表面与水溶液接触，溶液会通过毛细作用吸附到混凝土的表层，并进一步渗透到混凝土内部；同时，溶液中的有害物质，如氯离子、硫酸根离子等也容易被水分运送到混凝土内部，给钢筋混凝土结构带来严重的锈蚀危害[1]。目前，国内外已广泛采用渗透型防水剂对混凝土进行表面防水处理[2]，但是采用这种传统的处理方法，防水剂的渗透深度非常有限，在一些特殊情况的防水效果不是很理想。如果能将防水剂作为砂浆或混凝土的一种组分掺入其中，则其防护效果会更好，这种处理方式即为内掺防水处理。本文主要采用4 种不同类型、2 种不同掺量的金属皂，将其加入到混凝土拌合物中加以比较，测试并研究内掺金属皂对混凝土抗压强度、毛细吸水系数以及抗氯离子侵入能力的影响。1 试验11 原材料与试件制备本试验混凝土试件的水灰比为05，详细配合比见表1。试验所用原材料均来自青岛本地，其中碎石的最大粒径为25mm，砂的细度模数为29，属于中砂，水泥为山水牌425 级普通硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸高效减水剂。金属皂防水剂掺量为水泥、石子和砂子总质量的百分比。试验选用LIGA ZINKSTEARAT 502、LIGA ZINKSTEARAT101、LIGAPHOB ZN 101 PLUS 和LIGACALCIUMSTEARAT860 等4 种类型的金属皂，每种类型金属皂掺量有05%和10%两种，与未掺加任何防水剂的素混凝土试件做对照试验。4 种类型金属皂的性能[3]如下：（1）LIGA ZINKSTEARAT 101：主要产自石灰岩水泥石膏，由高比表面沉淀物沉淀而成，有很好的长期有效性，是一种疏水、无电抗的作用物，用量为01%～10%。为了确保使用效果，必须有足够的时间搅拌干砂浆。其中，硬脂酸锌是低灭藻剂。（2）LIGAPHOB ZN 502：硬脂酸锌的一种，可改善砂浆流动性。对比LIGA ZINKSTEARAT 101，干混砂浆更容易搅拌，且用量稍高。（3）LIGACALCIUMSTEARAT 860：硬脂酸钙的一种，白色粉末，不溶于水，遇强酸分解为硬脂酸和相应的钙盐，长期热稳定性好。（4）LIGAPHOB ZN 101 PLUS：硬脂酸锌的一种，白色粉末，不溶于水，利用硬脂酸锌溶于苯而硬脂酸钙不溶于苯的性质，就可以区分硬脂酸锌和硬脂酸钙。试验开始时，将金属皂加入到混凝土拌合物中，搅拌均匀后在100 mm100 mm100 mm 的钢模中振捣成型，为了不影响金属皂的防水效果，在浇注时不使用脱模剂。混凝土成型48h 拆模，将立方体试块放入标准养护室[（203）℃，RH90%]养护。将试块分成2 部分，一部分在28 d 测试其抗压强度，另一部分14 d 后取出，沿试块顶面（混凝土成型时的上表面）中线切成相等的两半，再继续养护14 d。12 吸水性和氯离子侵入试验为了研究混凝土的毛细吸水性能，试验前先将试件置于60 ℃烘箱内烘干5 d 至质量基本恒定；随后对除与水接触面和切割面的其余4 个侧面全部用石蜡密封，以确保整个吸水过程是一维的；试件放入平底容器中，底部用垫块支撑，试件顶部低于液面（51）mm；在规定的吸水时间（0、1、2、4、8、12、24、36、72 h）取出试件称量，得到混凝土试件在不同时间内的吸水量。氯离子侵入的试验装置同毛细吸水试验类似，只是将水换成5%浓度的NaCl 溶液，浸泡28 d 后，将试件取出烘干磨粉。将磨好的粉末用氯离子滴定法测试试件中氯离子的含量；同时采用傅里叶转换红外光谱仪（FT-IR）测试内掺金属皂试件中硬脂酸盐的含量。2 试验结果与讨论21 金属皂掺量对混凝土抗压强度的影响4 种防水剂的型号和掺量以代号和数字表示：a 代表LIGAPHOB ZN 502，b 代表ZINKSTEARAT 101，c 代表LIGACALCIUMSTEARAT 860，d 代表LIGAPHOB ZN 101PLUS；代号前数字表示防水剂掺量，0 代表掺量为05%，1 代表掺量为10%，如掺量为05%的LIGAPHOB ZN 502金属皂表示为0a；未掺加金属皂的混凝土用B0 表示。金属皂掺量对混凝土抗压强度的影响见图1。图1 金属皂类防水剂对混凝土抗压强度的影响从图1 可以发现，在混凝土拌合物中掺入金属皂类防水剂后，混凝土28 d 抗压强度相对于未掺防水剂的混凝土均有所下降（约降低45%）。但是，掺不同种类金属皂试剂的混凝土抗压强度差别不大。这说明金属皂防水剂延缓了水泥的水化速度，致使水化产物减少，故强度相应降低，并且金属皂掺量越大，混凝土抗压强度降低的幅度越大。因此，单从机械性能来看，金属皂的掺量不宜超过10%，并且也不宜用于早期强度要求高的工程。