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建筑与建筑材料 23 (2009) 1476–1484
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建筑与建筑材料
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海洋环境中钢筋混凝土的表面处理：氯离子扩散系数和毛细管吸水率的影响
作者:M.H.F. Medeiros a,1,*, P. Helene b
a巴西巴拉那大学土木工程系
b 巴西圣保罗大学工程学院土木工程系
文章信息
文章历史：
2007年5月15日收到
2008年6月20日收到的订正表格
2008年6月24日接受
2008年8月23日在线提供
关键字:氯离子扩散 吸收 包衣剂 [地名] [美国] 普罗特克申 [法] 海洋环境 耐久性
摘要：
目前，钢筋混凝土结构的防护材料种类繁多。这些材料对氯离子扩散系数的影响仍需进一步研究。目的研究某些表面处理方法(如疏水剂、丙烯酸涂料、丙烯酸涂料)的效果。聚氨酯涂层和双系统)，以抑制氯离子在混凝土中的渗透。结果表明所有的表面防护措施都大大降低了混凝土的吸收率(减少)。率gt;70%)。然而，只有聚氨酯涂料才能有效地减少氯离子的扩散。系数(降低率为86%)。
2008 埃尔塞维尔公司。保留所有权利
1. 引言
氯离子破坏钝化钢层，但不像碳化，pH值没有整体下降。氯化物作为催化剂钢筋表面有足够浓度时的腐蚀来侵蚀被动层。这些离子不被消耗在使腐蚀过程快速进行[1]。因此，涉及氯离子侵蚀的腐蚀是一个连续的过程。因为氯离子没有如用Eq表示的化学反应。(1)和方程。(2)[2]。
Fe Fe t 6Cl- →FeCl3 FeCl2 (1)
用于水解
FeCl3 FeCl2 ! → 6Cl- t Fe（OH）2 Fe（OH）3 (2)
第二反应后，氯离子仍然可以自由反应。因此，氯离子引起的腐蚀是其中之一。钢筋混凝土中最危险、最有害的过程。氯离子渗透的主要机理之一在钢筋混凝土结构中是扩散的，这就是运输。被考虑的物种的浓度差异所刺激。然而，还有其他重要的机制，如毛细血管。能作用于氯离子入口的吸力和渗透性在钢筋混凝土结构中。
毛细血管吸收是一种重要的机制。氯化物进入混凝土。接触不饱和混凝土用盐溶液会被毛细管力吸收。[3]。扩散与毛细管吸力的同时作用导致混合传输模式，该模式存在于大多数曝光中。钢筋混凝土结构所处的条件。最初的机制似乎是吸力，特别是当表面干燥，盐水被干混凝土迅速吸收。其次，盐水通过孔隙的毛细管运动。然后是更实质性的扩散。
延长钢筋混凝土使用寿命的一种可能方法是将混凝土受氯离子侵蚀的结构是通过表面保护来实现的。，它能抑制氯离子的渗透，污染水的扩散和吸收。对...的影响氯离子扩散系数的表面保护需要更多的研究，但是，有些研究可以在文献[4-14]。此外，Al-Zahrani等人。[15]结论是：物理性质如吸水率和氯离子渗透性与加速腐蚀性能密切相关。研究了四种涂层体系。
混凝土的表面防护材料可以分类。分为三组：孔隙衬里(使混凝土防水)，孔隙阻滞剂(与某些可溶性混凝土组分反应)和涂层(形成连续膜)混凝土表面）。图1示出了这三组保护.
本文的目的是研究某些表面的有效性。抑制氯离子在混凝土中渗透的处理。因此，测定了氯离子扩散系数和吸收量。因为这是两种主要的氯化物钢筋混凝土结构的污染。材料在本工作中使用的是疏水剂、涂料和双重体系。(防水丙烯酸涂料)。所给出的结果如下Medeiros博士论文的一部分。
很明显，还有其他暴露环境在特定的条件下是很重要的。Maslehuddin等人。[18]指定酸、硫酸盐和硫烟作为其他类型的论述在特殊情况下需要研究的论述；然而，这项工作不涉及这些问题。
图一
2.实验步骤
用于应用保护系统的试件为圆柱形(直径100 mm，长度200 mm)。每种类型的试验和研究案例共四个样本。
2.1. 基材混凝土
基材的混凝土是用一种名为CPII E-32的巴西硅酸盐水泥生产的，相当于ASTMC 595[19](矿渣改性硅酸盐水泥)。这种水泥由高炉，滞后加成剂，是巴西圣保罗州使用最广泛的水泥之一。粗集料为致密、破碎的花岗岩，细集料为天然硅质砂。
混凝土配合比为1.0(硅酸盐水泥)：1.8(细骨料)：2.7(粗骨料)，水灰比为0.52。这种基材的抗压强度为 32 MPa在水中固化28天。砂浆掺量(A)为51%，水泥用量(C)为358 kg/m3。搅拌后，使用振动台以确保适当的压实。
在相对湿度为100%，温度为24℃的湿环境中，对试样进行91天的固化处理。这个固化期对应于图形抗压强度随时间的稳定水平，如图2所示。选择固化期是为了消除暴露于水中的试样中可能发生的额外固化的影响，这可能特别影响控制系列。
抗压强度
MPa
固化时间/天
图。 2.抗压强度与养护时间的关系(1：4.5；a=51%；EC=358 kg/m3)。
2.2. 表面防护材料
本研究中所研究的表面处理系统如表1所示。表2显示了每个表面的固化类型、涂料数量和制造商推荐的消耗率。 处理材料。
在所有情况下都遵循制造商关于每单位面积材料数量的准则。 在应用保护产品之前，将样品保存在60℃的烤箱中，直到获得恒定的质量。 在应用保护产品之前，将样品保存在60℃的烤箱中，直到获得恒定的质量。然后，将表面防护材料应用于试件的一个圆形表面。应用保护后7天，对标本进行检测。
2.3. 毛细管吸水率
海洋环境下混凝土的性能主要取决于孔隙系统的渗透性。毛细吸力主要受混凝土表面性质的控制， 表面防护材料的应用影响着这一问题。
本试验用于测定经不同材料处理的表面混凝土的吸水率，以保护钢筋混凝土免受海洋环境的影响。这个测试是在 根据标准DIN 52617/87[20]。采用长200 mm、直径100 mm的圆筒形试样，试样的侧面用硅密封，高度可达3cm。 不仅有一个圆形的表面被暴露在水里。试验期间，水位保持不变，在与水接触的试件表面上高出5mm。
M.H.F.Medeiros，P.Helene/建筑和建筑材料23(2009)1476-1484
表1
表面处理系统的特性
体系 产品 密度 (g/cm3) 粘度 (温度= 20 ℃) 凝固时间 (h)
单个 A 硅烷/硅氧烷分散于水中(A) 1.0 10 CPs 2 a 6
单个 B 硅烷/硅氧烷在溶剂中分散(B) 0.78 8 CPs 2 a 6
单个 C 丙烯酸在溶剂中分散 (C) 0.90 45 1
单个 D 聚氨酯敷层(D) 0.95 32 8
A C (A C) – – –
B C (B C) – – –
表2
养护类型和产品推荐率
体系 产品 消耗率((g/m2/涂料) 涂层数量 固化型
单个 A 硅烷/硅氧烷分散于水中(A) 300 1 失水 反应
单个 B 硅烷/硅氧烷在溶剂中分散(B) 150 2 溶剂损失 反应
单个 C 丙烯酸在溶剂中分散 (C) 150 2 烘干
单个 D 聚亚安酯(D) 180 2 反应
A C (A C) (C)项所示 (A)项所示 失水 反应 烘干
B C (B C) (C)项所示 (B)项所示 溶剂损失 反应 烘干
在与水接触的过程中(0-16天)对标本的重量进行了监测。
为了解释结果，计算了每单位面积和时间的透水量。在目前的工作中，计算吸附量所用的时间是16天，所以 R，S，是经验得到的坡度的累积吸收的水单位面积面积平方根的时间，如等式3，
其中，VW是体积。 E为试样吸收的水(Mm3)，AC为每个试样的截面积(Mm2)，t为暴露时间(H)。
2.4. 吸管吸收试验
采用了与Karstens渗透试验相似的结构。成型固化后，将直径为100 mm，长度为200 mm的圆柱形试样切割成50 mm厚的薄片。 这个试验是在试样的底座上进行的。图3显示了切片和表面测试，仪器形状与最初的卡斯坦不同。 提出是因为前者只适用于水平表面，仪器是用硅固定在混凝土表面上的，如图4所示。所吸收的水的体积被测量为 时间的作用。
在这个测试中，压力随时间而变化。在试验开始时，它等于120公斤/平方米(1176帕)，随着水位的下降，它可以减少，直到它等于80公斤/平方米(784帕)。
图3。吸管试验中的混凝土片面试验
图4.混凝土片上吸管试验装置。
2.5.氯化物快速渗透试验
本试验按ASTM C 1202/97[22]标准进行。固化时间结束后，每个圆柱形试样(直径100 mm，长度200 mm)从中心处切成两个50 mm宽的切片。 1原样的核，干燥后，仅在试样的一个圆形表面上涂敷防护材料。然后，样品进行真空饱和。 此程序包括在真空干燥器中对样品进行预处理，并施加1 mmHg(133 Mpa)的真空压力3小时，然后用除气水填充干燥器。 直到所有的标本被浸泡，真空压力保持一个小时。然后关闭真空泵，并将标本浸泡20h。
应用表面处理7天后，将50 mm厚的试样放置在两个丙烯酸电池之间，每个电池的溶液体积为280 cm3。一个细胞充满0.3 NaOH水 美国溶液和另一种含3.0%NaCl水溶液。电池与60V电源连接6 h，电极浸泡在NaOH水溶液中为阳极，选择电极。 阴极为Led，浸泡在3.0%NaCl溶液中。氯化物迁移测试单元的原理图表示如图5所示。经过6小时的试验，总费用通过了。 在试验期间，通过对通过试样的电流的积分，得到了试样(以库仑为单位)。
2.6. 氯离子扩散系数的估算
氯离子扩散系数的估算方法遵循卢平和尼尔森[23]所描述的方法，它涉及到测量一个新破凹的颜色变化深度。 在氯化物流动方向上使用0.1MAgNO3水溶液amp;bra;24amp;ket;和在应用等式4
(4)迁移试验。
其中D是扩散系数(cm2/s)，R是气体常数(J/Molk)，T是温度(K)，z是离子的价态，F是法拉第常数(J/Vmol)，E是场密度(V/m)，x。 d为穿透深度(M)，t为测试时间(S)，a和b为试验常数，氯离子z=1，当E=600 V/m，T=298K时，a=1.061，b=0.589。所使用的模型是基于 菲克的第二定律，因为测试是在非稳态条件下发展的。
通过锯切两片圆柱形试样的中间部分(直径100 mm，长度200 mm)，获得了50毫米厚的切片。将混凝土片烘干后，表面 仅在试件的一个圆形表面上使
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