模网混凝土耐久性问题及防护措施

1、模网混凝土耐久性问题及防护措施             模网混凝土耐久性问题及防护措施史巍，侯景鹏(东北电力学院 建筑工程系，吉林 吉林 132012)摘  要：模网混凝土在使用过程中出现面层砂浆开裂、钢模网锈蚀的现象。主要通过材料复合的方法，在普通水泥砂浆中加入聚合物形成聚合物水泥砂浆，提高普通砂浆的柔韧性和抗渗能力，并将改性砂浆作为模网混凝土的保护层保护内部钢模网不受锈蚀。    关键词：模网混凝土；聚合物水泥砂浆；保护层；氯离子扩

2、散；钢筋锈蚀0引言    模网混凝土是一种新型的墙体材料，它是由建筑模网内浇混凝土所构成的混凝土剪力墙结构，具有施工方便快捷、抗震性好、建筑节能优异、施工时混凝土免振捣自流平、自密实浇注，实现大掺量粉煤灰等优点，因而模网混凝土是一种新型环保节能型建筑材料。建筑模网技术是由法国杜朗夫妇发明，并获国际专利，1997年由法国引进我国。建筑模网是由两片固定于加劲肋的钢板网(蛇皮网)用沿加筋肋对称或交错分布的折钩拉筋构成空间的网架结构，是一种免拆模滤过性模板。模网是由钢板网、加劲肋和折钩拉筋组成，它们的组合方式如图1所示。    为装饰和保护模

3、网混凝土，钢板网外侧需涂覆水泥砂浆，且要求钢板网外砂浆层厚度不小于20mm。但在使用中发现模网混凝土的钢板网外侧涂覆的水泥砂浆层容易开裂，而且钢模网出现明显的锈蚀现象，并导致环绕加劲肋处的折钩拉筋“锈断”，这极大地限制了模网混凝土的应用。    目前，解决钢筋混凝土锈蚀的方法和修复的技术及材料已有许多种，且各有特点和局限性。其中，通过表面处理以减少有害介质渗透的方法，来修复和预防结构破坏的应用和研究很多。在混凝土表面加作保护层可以隔离腐蚀环境，但对于提高混凝土自身寿命、保持碱度和防止有害离子的入侵都是有效的。但有些涂层寿命不长，再次涂覆又困难，故在保持长期耐久性的

4、方面受到限制。而聚合物水泥基涂层与混凝土寿命相当，近些年来得到大力发展与应用。本文通过对模网混凝土表面进行保护性处理，即在模网混凝土的表面使用聚合物改性水泥砂浆作保护层，隔离有害介质，从而保护水泥砂浆层内的钢板网不受锈蚀，而且聚合物加入后增加了水泥凝胶体中柔性键的部分，可以提高水泥砂浆的柔韧性、降低脆性。1实验方法1.1原材料    水泥：大连华能小野田水泥有限公司生产的PO32.5R普通硅酸盐水泥，符合GB175-1999普通硅酸盐水泥要求。  聚合物：丁苯胶乳(Garboxylic styrenebutadiene rubber latex,SBR)

5、。丁苯胶乳属于弹性乳液，由丁二稀、苯乙烯、不饱和羧酸及采用复合表面活性剂为乳化剂制成，外观为乳白色微蓝液体，结合苯乙烯60%。其主要性能见表1。    砂：河砂，通过级配调整后，细度模数为2.32。    消泡剂：磷酸三丁酯，分析纯AR，符合GB15354-94，掺量为丁苯乳液固体含量的1.0%。1.2配合比设计    实验配合比采用灰砂比为13，水灰比为0.5。聚合物用量以乳液的固含量计，用聚合物与水泥的质量比即聚灰比表示，实验中改性砂浆的聚灰比分别为0%、3%、6%、9%、12%。乳液中的水，计入所需

6、的用水量中。本文在保持水灰比相同的条件下，对不同掺量的丁苯胶乳改性砂浆的性质进行比较。2实验结果与讨论    在模网混凝土的使用过程中，要受到各种有害介质，如水、氧气、二氧化碳和氯离子等的入侵。然而，在工程实际中，引起模网混凝土腐蚀的一个重要原因就是氯化物透过面层水泥砂浆掺入到模网混凝土中。氯离子是一种极强的阳极活化剂或去钝化剂。在混凝土的孔溶液中即使pH值很高如为13，只要有4mg/L的氯离子就足以破坏钢筋钝化膜。同样是C45的混凝土，如果钢筋去钝化作用是50年，则在一般的碳化环境中，混凝土最小保护层厚度只是10mm；而在含氯化物的环境中，就至少要70mm。氯化

7、物应是钢筋混凝土结构在使用寿命期间可能遇到的各种暴露环境中最危险的一种侵蚀。本文通过氯离子快速扩散试验，测试不同聚灰比砂浆保护层抵抗氯离子扩散能力。    本实验参照ASTM C1202-1997实验方法，该实验是在外加电压条件下，加速氯离子的扩散过程，在短时间内得到氯离子在混凝土内的扩散情况。实验测试6?h内通过试件的总电量，提供一个测试混凝土抵抗氯离子渗透能力的快速方法。本实验参照此方法测试砂浆的抵抗氯离子渗透能力。为避免试样由于吸收水分而影响氯离子扩散的测量，同时为保证被测试的样品有相同水饱和度，进行试验前需进行真空水饱和处理。  

8、60; 比较不同聚合物掺量的改性水泥砂浆通过的电量的大小，来间接的衡量砂浆抵抗氯离子渗透的能力。通过试样的电量越大，说明氯离子扩散的数目越多，也就是砂浆抵抗氯离子渗透的能力越差，反之亦然。图2为改性后的聚合物水泥砂浆与普通水泥砂浆电量的比值，比值越小说明改性效果越显著，由图可见，随着聚合物掺量的增加电量比值减少，说明随着聚合物掺量的增加，水泥砂浆抵抗氯离子渗透的能力也在增强。其中掺量为9%的改性砂浆抵抗氯离子渗透的电量仅为普通砂浆的48%，掺量增加到12%时的电量为普通砂浆的65%，说明抗渗能力下降。这是由于氯离子等有害介质都是随水迁移才侵入混凝土的，由图3可见，聚合物掺量为9%的水泥砂浆的可

9、透孔隙率最小，不透水性增强，因此聚合物掺量为9%的水泥砂浆的抗氯离子渗透能力最强。3改性机理    水泥砂浆界面过渡区是砂浆最薄弱的区域，改性水泥砂浆中的聚合物恰好集中在界面过渡区。聚合物在水泥水化产物周围和骨料表面形成膜层，增强水泥水化产物之间以及水泥浆体和骨料界面区的结合并填充孔隙，形成弹性薄膜与水泥浆体交叉、混成一体的空间网络。这样不仅可以大大增加水泥浆体本身以及水泥浆体和骨料界面区的密实度，而且聚合物膜能像弹性绷带一样跨越微裂纹，限制应力集中和裂纹扩展，提高面层砂浆的抗裂性，防止有害介质的入侵，保护混凝土中的钢模网不受锈蚀。  

10、0; 从聚合物阻断砂浆内的毛细通道的观点出发，说明掺入9%的聚合物就已经达到了这种效果，继续提高聚灰比只不过增加了聚合物膜的厚度和连续性，对抗渗性没有改善效果，这说明丁苯的掺量就抗渗性而言存在一个最佳范围，在本试验条件下聚合物的最佳掺量为9%4结论    聚合物改性水泥砂浆是将无机材料水泥砂浆和有机材料聚合物结合到一起的复合材料，为解决建筑材料诸多领域中的问题提供了新的方法。本文对模网混凝土表面进行改性处理，即在其表面涂覆聚合物水泥砂浆作保护层，聚合物与水泥水化产物交织在一起，形成空间网状结构，改善水泥砂浆的结构形态，提高了水泥砂浆的柔韧性。而且，由于聚合物的填充

11、和封闭作用，提高了水泥砂浆的致密程度，空气、氧气、二氧化碳、氯离子和水的透过性降低，因而增强了砂浆的抗氯离子渗透能力、抗碳化能力及抵抗其它介质侵蚀的能力，保护了模网混凝土内部钢模网，从而提高了模网混凝土的耐久性。参考文献1梁发云，陈龙珠.乳胶水泥砂浆湿式外包钢加固混凝土柱的工程实践J.建筑技术，2002，33(6)：431-432.2洪乃丰.钢筋混凝土基础设施的腐蚀与全寿命经济分析J.建筑技术，2002，3394)254-257.3王立久，刘显福.帝枇建筑模网J.房材与应用，1999，4：20-22.4王绍基，洪乃丰.混凝土中钢筋腐蚀破坏与修复对策J.工业腐蚀，1997，12：36-39.5Ohama,Y,Polymerbased AdmixturesJ.Cement and Concrete Com