一种混凝土用表面保护剂对耐久性的影响

邓明超，张文耀，李令林

（江苏名和集团有限公司，江苏 镇江 212028）

一种混凝土用表面保护剂对耐久性的影响

邓明超，张文耀，李令林

（江苏名和集团有限公司，江苏 镇江 212028）

本文研究了一种自制的混凝土用表面保护剂对混凝土耐久性的影响。将其涂覆于混凝土表面，不仅可在混凝土表面形成憎水性的薄膜，还可渗入混凝土内部，与混凝土内部胶凝材料反应，提升内部混凝土的致密性。使用后混凝土的回弹值及碳化深度、抗冻等级等耐久性能都得到了显著的提升。

混凝土；表面保护；耐久性

0 前言

表层混凝土是混凝土的一个重要组成部分，钢筋保护、抗外界侵蚀等都由表层混凝土承担。因此提高表层混凝土的致密性、强度、硬度等指标显得尤为重要。表层混凝土的质量缺陷将对混凝土的耐久性产生重大的影响，裂纹、碳化以及侵蚀都将大幅度削减混凝土的服役寿命[1-3]。

目前，各种类型的表面保护剂层出不穷，将其涂覆在混凝土表面，可以起到减缓混凝土碳化，提高混凝土表面强度和硬度的作用。但这些表面保护剂也存在着一定的缺陷，仅作用于混凝土表面，一旦失效，其保护作用将荡然无存。此外，有些有机保护剂在混凝土表面形成韧性较高的膜，降低混凝土的回弹值，影响混凝土基底与后续涂覆材料的粘结[1]。

本文利用氟硅酸镁、硅酸锂、偏铝酸钠等凝胶化作用提高表层混凝土的致密性，利用三乙醇胺、乙醇加强表层物质的扩散作用，及聚二甲基硅氧烷乳液来改善混凝土的表面状态。综合以上技术要点制备出一种混凝土用表面保护剂，其不仅可在混凝土表面形成憎水性的薄膜，还可渗入混凝土内部，与混凝土内部胶凝材料反应，提升内部混凝土的致密性，在扩散效应的作用下，在混凝土由表至内形成了一个致密性、强度、硬度的梯度，形成了类似于牙釉质的结构，由表至内性能逐渐递减，全面保护内部混凝土不受侵蚀。

1 原材料

（1）水泥：鹤林 P·O42.5 水泥，28d 水泥强度为48.8MPa。

（2）矿粉：常州友邦矿粉，需水量 98%，比表面积415m2/kg，28d 活性指数 105%。

（3）粉煤灰：镇江谏壁Ⅱ级灰，45μm 方孔筛筛余15%，烧失量 1.8%，需水量比 99%。

（4）细骨料：Ⅱ 区中砂，细度模数 2.7，含泥量 1.4%。

（5）粗骨料：碎石，5～25mm 连续级配。

（6）表面保护剂：所用氟硅酸镁、硅酸锂、偏铝酸钠、三乙醇胺、乙醇均为工业品，其中三乙醇胺的质量浓度为99%，乙醇的质量浓度为 95%，聚二甲基硅氧烷乳液的粘度为 200～2000cs。

（7）水：市政自来水。

（8）减水剂：镇江特密斯 PCA，减水率 25%。

2 试验方法

表面保护剂的制备：按质量份将 10 份聚二甲基硅氧烷乳液溶于 5 份乙醇中，将 20 份氟硅酸镁、10 份硅酸锂、3份偏铝酸钠、1 份三乙醇胺溶于 51 份水中，然后将两种溶液混合均匀后得到乳白色液体即为混凝土表面保护剂。

测试方法参照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》、GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》、JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的有关规定进行，测试的项目包括涂覆前后混凝土的回弹值、碳化深度、抗氯离子渗透性能（电通量法）、抗冻等级，调整混凝土的配合比，分别检测涂覆前后低、中、高强度等级（C15/C30/C50）混凝土的相应耐久性能指标。混凝土配合比见表 1。

表1　混凝土配合比 kg/m3

3 试验结果及分析

按照表1指定的配合比分别拌制 C15、C30、C50 三种强度等级的混凝土，一组作为基准样，另一组硬化后即在混凝土的表面涂覆制备好的表面保护剂，作为涂覆样。分别参照相关标准测试它们的各项性能，结果见表 2。

3.1 表面保护剂涂覆前后回弹值的差异

参照 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学试验方法》和JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》分别检测基准混凝土的 28d 抗压强度和涂覆了表面保护剂混凝土的 28d 及 60d 回弹值。

表面保护剂涂覆于混凝土表面后，混凝土的 28d 和 60d回弹值都有着明显的提升，随着混凝土强度的提升，这种差异更为明显，此外，随着时间的延长，涂覆前后的差异也随之增大，这可能是由于表面保护剂涂覆于混凝土表面后，混凝土内部的水分不易散失，胶凝材料的水化更为充分，这对于水胶比相对较小的高强度混凝土更为有利。良好的锁水性能使得长龄期的混凝土性能更容易得到保证。

表2　表面保护剂涂覆前后回弹值的差异

3.2 表面保护剂涂覆前后碳化深度的差异

参照 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》分别对 C15、C30、C50 混凝土涂覆前后的碳化深度进行检测。

表面保护剂涂覆于混凝土表面后，混凝土的 14d 和 28d碳化深度均有着显著的改善。对于低强度等级的混凝土而言，碳化的改善更为明显。由于低强度等级混凝土的水胶比较高，混凝土自身的致密性较差，因此其抗碳化能力也较弱，对其表面涂覆后，表层混凝土致密性的改善使其抗碳化性能显著提升。

3.3 表面保护剂涂覆前后抗氯离子渗透性能的差异

参照 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》分别对三种强度等级混凝土涂覆前后的抗氯离子渗透性能（电通量法）进行检测。

表面保护剂涂覆于混凝土表面后，各强度等级混凝土的抗氯离子渗透性能均有一定程度的改善，其中低强度等级的混凝土抗氯离子渗透性能改善尤为明显，这是由于低强度等级混凝土表面层的致密性在涂覆前后改变得最为突出所致。

3.3 表面保护剂涂覆前后抗冻等级的差异

参照 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》分别对三种强度等级混凝土涂覆前后的抗冻等级进行检测，检测结果以动弹性模量下降至 60% 为终点。

表面保护剂涂覆于混凝土表面后，各强度等级混凝土的抗冻等级都有一定的提升，由于表面层变得致密，表面层的孔径细化，使得冰涨压力减小，另外，由于表面层致密度的提高，外部环境的水不易扩散至混凝土内部，使得混凝土内部参与体积涨缩的水量减少，因此，各强度等级的混凝土抗冻等级都得到改善。

4 结论

（1）表面保护剂涂覆于混凝土表面后，混凝土的 28d 和60d 回弹值都有着明显的提升，随着混凝土强度的提升以及时间的延长，这种差异更为明显。

（2）表面保护剂涂覆于混凝土表面后，混凝土的 14d 和28d 碳化深度均有着显著的改善。对于低强度等级的混凝土而言，碳化的改善更为明显。

（3）表面保护剂涂覆于混凝土表面后，各强度等级混凝土的抗氯离子渗透性能均有一定程度的改善，其中低强度等级的混凝土抗氯离子渗透性能改善尤为明显。

（4）表面保护剂涂覆于混凝土表面后，各强度等级混凝土的抗冻性能都有一定的提升。

[1] 石亮，刘建忠，刘加平．聚合物涂层对混凝土碳化的影响及作用机理[J]．东南大学学报，2010,(40): 208-212．

[2] 邹涛，李珍，韩炜，等．混凝土表面保护材料的研究进展[J]．混凝土，2008( 12): 66-68．

[3] 薛永杰，侯浩波，査进．高烧失量粉煤灰对水泥浆体的力学和耐久性能的影响研究[J]．粉煤灰，2007, (4): 24-26．

［通讯地址］江苏省镇江市金润大道 87 号（212028）

邓明超（1981—），男，工程师，从事水泥基建筑材料的生产与研究。