硅烷表面防水处理对Cl-侵蚀下钢筋锈蚀的影响

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1、前言

众所周知，混凝土中钢筋锈蚀的起因主要是混凝土碳化和氯盐侵入。当钢筋混凝土位于含氯盐的海水、岩土或空气环境中时，氯离子能够侵入到混凝土内部，如果钢筋表面的氯离子浓度达到临界浓度，钢筋表面的钝化保护膜就会破坏，然后逐渐锈蚀。氯离子引起的钢筋锈蚀要比碳化锈蚀严重得多。

混凝土表面防水剂有许多种，依据防止潮气入侵的方法不同，防水剂可分为防水型和斥水型两大类[1]。本文采用的硅烷溶液是混凝土表面防水材料中一种应用较为广泛的斥水型防水剂。经硅烷防水剂处理过的基材具有良好的斥水效应，能有效地阻止水分的侵入。同时，由于斥水型防水剂没有封闭基材毛细管通道，不妨碍水气由里向外扩散，使得基材具有良好的透气性[2]。

2、试验

2.1混凝土配合比:本文所采用的混凝土配合比见表1

试验流程：称量各种原材料，将质量占水泥质量为5.0%的氯化钠加入到试件IW和IN中。混凝土成型24小时后拆模，将混凝土试块放在标准混凝土养护室（20±3℃、RH≥90%）中养护28天。将试件取出置于实验室内进行试验（实验室内条件是温度20±3℃，相对湿度RH为50%～70%。），向试件OW，ON顶部的小箱内倒入3% NaCl溶液，持续渗透2周，将NaCl溶液倒出，试件在实验室内自然干燥1周，将试件放入70℃烘箱内烘干1周，重复循环直到试件中钢筋锈蚀（约2～3个循环），对试件OW和IW进行防水处理，然后继续对试件OW和ON两组试件进行2周3%3%NaCl溶液渗透，1周自然干燥，1周烘干的循环过程。

2.3混凝土表面防水处理试验

本课题采用德国瓦克（Wacker）公司生产的WACKER BS 1701溶液型防水剂，其主要成分为辛基三乙氧基硅烷和异辛基三乙氧基硅烷的混合物（见表2）。表面防水处理试验见图1所示，混凝土面浸入硅烷溶液中进行1小时毛细吸收，硅烷溶液处理后将试件置于试验室（20±3℃、R.H 50%～70%）内自然干燥1周，使防水剂与混凝土充分反应。

图2（a）和（b）及表3和4的判断标准可知，在检测的第1周两

严重锈蚀。图（b）和表4也表明，钢筋已经达到中等锈蚀速率状态。第17周之前，两组试件的半电池电位值随时间的增长而负向降低，钢筋的腐蚀电流密度值也随时间的增长有下降趋势。这主要是由于检测的前期，试块刚从标准养护室取出，混凝土内部含水量较大，电阻值比较小,电导率较大，因此，所测得的半电池电位值负向较大，腐蚀电流密度也偏大。此后随着水分的蒸发，混凝土的电阻值慢慢增大，电导率值减小。而17周后混凝土内部水分与环境的相对湿度达到平衡，由于内掺氯离子的作用，混凝土内钢筋锈蚀加重，从图3（a）中可知，两种试件的半电池电位值随时间的增长负向增大，图（b）中钢筋的腐蚀电流密度也开始增大。并且IW的半电池电位值负向大于IN，IW中钢筋的腐蚀电流密度也大于IN。但是，两组试件的半电池电位值和钢筋的腐蚀电流密度值均相差不大。图（d）中也显示，IW的锈蚀程度大于IN。图（c）中IW内钢筋的质量损失率也大于IN。这表明，失重法、半电池电位法和线性极化法测得的试验结果均与钢筋实际锈蚀的情况相吻合。试验结果显示，表面防水处理对内掺氯离子的混凝土中钢筋的锈蚀影响不大。

4、结论

(1)外界氯离子侵蚀条件下，硅烷表面防水处理能在一定程度上阻止干湿循环条件下氯离子侵蚀混凝土，降低混凝土钢筋锈蚀的程度。因此，对混凝土表面进行适当的防水处理后，能明显延缓钢筋锈蚀的发生，提高了结构的使用寿命。

(2)对于内掺氯离子的混凝土试块，不论是否采用硅烷溶液进行表面防水处理，混凝土内钢筋的锈蚀都随时间增长而加重。与未进行防水处理的试件相比，防水处理并不能降低钢筋的锈蚀概率和锈蚀速率，也不能延缓钢筋的锈蚀。

参考文献

[1] Mastair W Stupart. Water Repellent Treatments for Brickwork[J]. Chemistry & Industry, 1993, (10): 809-811

[2]黄桂柏,党涛,刘芳,孟凡胜.硅烷封闭涂料用于建构筑物的维护.新型建筑材料. 1998, (5):23-25

[3] John P.Broomfield (1997) Corrosion of Steel in Concrete Understanding, Investigation and Repair. E&FN SPON An Imprint of Routledge London and New York

[4] Broomfield, J. P., Rodriguez, J., Ortega, L. M. and Garcia, A. M. (1994). Corrosion rate measurements in reinfoeced concrete structures by a linear polarization device. In Weyers, R. E. (ed.) philip D. Cady symposium on corrosion of steel in concrete. American Concrete Institute, Special Publication 151

作者简介：任昭君，女，硕士，主要研究方向为混凝土结构耐久性