表面涂层对混凝土抗氯离子侵蚀的试验研究_刘芳
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1.4 混凝土渗透性的评价标准
混凝土氯离子渗透性等级，如表 3 所示。
图 2 不同涂层的试件电量随龄期的变化规律
2.2 表面涂层的厚度对混凝土抗氯离子侵蚀的影响
由图 3~6 可见： （1）涂刷表面涂层 R、B、F 和 S 试件的电通量在不同 的龄期均随着涂刷遍数的增多而减小，并且都小于空白件。 这是因为随着涂刷遍数增多，表面涂层成膜的的厚度会有 所增加，因而抵抗氯离子侵蚀的能力增强，电量就会变小。
收稿日期：2013-09-04 基金项目：“十二五”国家科技支撑项目（2011BAE27B04）；国家自然科学基金项目（51308062）
·34·
表 2 粉煤灰的化学成分
%
SiO2
CaO
MgO
Fe2O3
Al2O3
f-CaO
51.8
3.64
1.08
4.51
28.78
6.09
（3）集料：粗集料为 5~25 mm 的连续级配碎石，表观密 度 2 700 kg/m3，压碎值为 20.8%。细集料为 II 区砂，表观密 度为 2 590 kg/m3，细度模数为 3.0。
表 3 混凝土氯离子渗透性等级
导电量 /C >4 000 2 000~4 000 1 000~2 000 100~1 000 <100
氯离子渗透性 高
中
低
很低 忽略
2 试验结果及分析
2.1 涂层种类对氯离子渗透的影响
由图 2 可见： （1）涂刷表面涂层的试件在各龄期的电通量均低于空 白件，说明表面涂层能够显著提高混凝土抗氯离子渗透的 能力。在 28 d 龄期时，空白件的电通量明显高于涂刷各涂层 的试件。此时，表面涂层对于阻止氯离子侵蚀的效果表现的 比较明显。空白件的渗透等级为“高”，各涂层试件的渗透 等级为“中”。随着龄期的增长，这种效果逐渐在减弱，最终 达到一个较为稳定的水平。这是因为混凝土中水泥水化是 长期的，但水化至一定的龄期之后则进行缓慢。随着水泥水 化程度的提高，水泥石中毛细孔逐渐被新生成的水化物占 据，毛细孔的连通性减弱，使得水泥浆体的渗透系数降低[8]。 即混凝土的渗透性降低。在 90 d 龄期时，空白件、R 涂层试 件、B 涂层试件的渗透等级为“低”，JF 涂层试件的渗透等级 为“很低”。 （2）对比四种表面涂层，同一龄期涂刷 S 涂层后混凝 土抵抗氯离子渗透的能力最强，其电通量极其微小，可以 忽略不计。F 涂层、B 涂层次之，R 涂层相对而言抵抗氯离 子渗透的能力最弱。 （3）与 S 涂层相比，R 涂层、B 涂层和 F 涂层抗氯离子 侵蚀的能力相差并不大，这与表面涂层的化学成分有很大 关系。R 涂层、B 涂层、F 涂层都是水性涂层，依靠乳液成膜； 而 S 涂层是油性涂层，由双组分交联固化成膜，所以膜的 物理化学性质与其他三种表面涂层有很大的差别。涂层的 基本特征是由成膜树脂所决定的，而成膜树脂的固有的特 性则是它的结构链节所决定的。因此，影响防腐蚀涂料性能 的主要因素可归结到成膜树脂的结构[6]。含氨基甲酸酯链 节的聚氨酯树脂具有极好的耐腐蚀性能，在抗氯离子侵蚀 时表现出优异的性能。
层的种类、涂层的厚度与电量的变化关系，表面涂层与粉煤灰共同作用对混凝土抗氯离子侵蚀的影响。结果表明：混凝土表面涂
来自百度文库
层能够提高混凝土抗氯离子侵蚀的能力。四种不同的表面涂层相比较，涂刷 S 涂层的混凝土抗氯离子侵蚀的能力最强，其电通量
可以忽略。F 涂层、B 涂层次之，R 涂层最差。随着涂层厚度的增加，混凝土抗氯离子侵蚀的能力增强，因而电量也会变小。表面涂
图 1 C1202Permeability Tester 试验装置
1.3 混凝土的配合比及强度
每立方米混凝土各种材料用量：水泥 360 kg，水 198 kg， 砂 737 kg，石 1 105 kg，28 d 的抗压强度 38.3 MPa。掺粉煤灰 的混凝土以 30%的粉煤灰等量取代水泥，28 d 的抗压强度 29.9 MPa。
２０１４ 年 第 ３ 期（ 总 第 ２９３ 期 ） Number 3 in 2014（Total No.293）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2014.03.010
混
凝
土
Concrete
理论研究 THEORETICAL RESEARCH
表面涂层对混凝土抗氯离子侵蚀的试验研究
表 1 水泥的物理性能和力学性能
80 μm 筛余量 标准稠度
抗折强度 /MPa 抗压强度 /MPa
安定性
/%
用水量 /%
3 d 28 d 3 d 28 d
0.02
29.80 合格 4.5 8.3 21.4 62.8
（2）粉煤灰：南京热电厂生产的 II 级粉煤灰，表观密度 2 150 kg/m3，0.08 mm 方孔筛筛余量为 2.14%，主要化学成分 见表 2。
（4）表面涂层：涂料是复杂的多组分化学混合体，也可 以说是一种复合材料。它的性能和防腐蚀保护作用的发挥 是各组分间相互作用的最终结果[6]。涂料有许多不同的分 类方法，从混凝土保护涂层起作用的方式分类主要有两种[7]： 物理方式和化学方式。物理方式是利用混凝土保护涂层自 身成膜来屏蔽腐蚀介质进入混凝土内部，本文采用四种以 物理方式成膜的表面涂层：乳胶漆 R、桥梁漆 B、氟碳漆 F、 聚氨酯漆 S。其中 R、B、F、S 的用量分别为（10±0.5）m2/L、 8~10 m2/kg/ 遍、5~6.6 m2/kg/ 遍、155~175 g/m2。
0 引言
Mehta 教 授 [1]在“Durability of Concrete-Fifty Years of Progress”主题报告中指出“，当今世界混凝土破坏的主要原 因为钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化 学作用”。钢筋腐蚀破坏被确认为第一因素，而氯离子的侵 蚀又是引发钢筋腐蚀的首要因素。氯离子的危害是多方面 的，破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用[2]。 为了减小氯离子侵蚀的不利影响，提高混凝土的耐久性， 一方面可以从混凝土材料本身出发，采取各种抗氯离子侵 蚀的措施，如掺加矿物掺合料粉煤灰、矿渣等。陈正[3]、黄维 蓉[4]证实了适当掺量的掺合料能够提高混凝土抗氯离子侵 蚀的能力；另一方面，也可以从混凝土外部采取措施，阻止 氯离子的侵入。混凝土表面涂层成本低廉，相比其他的措施 简单易行，性价比高。当前表面涂层对提高混凝土耐久性的 影 响 成 为 学 术 界 研 究 的 热 点 。A.A.Almusallam [5]证 实 了 混
2. Graduate School of Nanjing forestry University，Nanjing 210037，China）
Ａｂｓｔ ｒａｃｔ ： Chloride ion erosion is primary factor leading reinforcement corrosion that affect the durability of concrete.In this paper，the change relationship between the power and the surface coating types，coating thickness is mainly studied by using dc power through the indoor experiment.Combination of coating and fly ash on the influence of concrete resistance to chloride ion erosion is also studied.The results show that the concrete surface coating can improve the ability of concrete resistance to chloride ion erosion.Compared four different surface coating，coating S is the strongest coating resisting to chloride ion erosion，its electric flux can be ignored.Coating，coating Fis better than coating B，coating R is the worst.With the increase of coating thickness，concrete resistance to chloride ion erosion ability is enhancing，and electricity will be smaller.Surface coating and the combination of fly ash，the effect of the concrete resistance to chloride ion erosion is more significant. Ｋｅｙ ｗ ｏｒｄｓ： surface coating；chloride ion；power；durability
文中的空白件表示没有涂层的混凝土试件；R 一遍、R 二遍、R 三遍分别表示涂刷表面涂层的遍数；B、F、S 涂层 表示方法相同。
1.2 试验方法
氯离子的迁移渗透测定方法很多，如浸泡法、扩散槽 法、RCM 法、库仑法或电量法、电阻率法及交流阻抗谱法 等。本试验采用了直流电量法来研究混凝土表面涂层抗氯 离子侵蚀的能力。该方法是目前国际上应用最为广泛的方 法之一，与其他的电测法有较好的相关性。
刘 芳 1a，王元纲 2，关博文 1b，刘状壮 1a
（1. 长安大学 a. 公路学院；b. 材料科学与工程学院，陕西 西安 710061；2. 南京林业大学 研究生院，江苏 南京 210037）
摘 要： 氯离子侵蚀是引发钢筋锈蚀的首要因素，进而影响混凝土结构的耐久性。采用直流电量法通过室内试验研究了表面涂
LIU Fang 1a，WANG Yuangang 2，GUAN Bowen 1b，LIU Zhuangzhuang 1a （1a. School of Highway；b. School of Materials Science and Engineering，Chang'an University，Xi'an 710061，China；
凝土表面涂层除了可以有效的阻止氯离子侵蚀外，还可以 抗化学侵蚀等。表面涂层目前在重大工程的防腐中得到了 广泛的应用。开展这方面的研究，寻找到既不污染环境又经 济合理的表面涂层，降低工程造价，具有积极的意义。
1 试验
1.1 原材料
（1）水泥：江南水泥厂生产的钟山牌 P·O 42.5 级水泥， 其基本的性能见表 1。
将成型的试件到龄期前 14 d 加工成标准试件 100 mm× 100 mm×50 mm。将标准试件放在通风的试验室环境下静 置 7 d，按一定的要求涂刷表面涂层。试件刷完表面涂层 后静置到龄期放入 NEL-VJ 混凝土真空饱水设备饱水。 将饱水处理后的试件安装在 EJU 夹具上；检查不渗漏后，在 负极夹具中注入 3%NaCl 溶液，正极夹具中注入 0.3 mol/L NaOH 溶液，在 60 V 的直流电电压下，测定在 6 h 内通过 混凝土电量，以此电量的高低来评价混凝土抗氯离子渗透 的能力。
·35·
图 3 R 涂层试件电量随涂刷遍数的变化规律 图 4 B 涂层试件电量随涂刷遍数的变化规律
仍为“低”，其电通量分别比空白件降低了 38.7%、55.2%、 64.3%。对于 B 涂层和 F 涂层而言，涂刷三遍的试件抵抗氯 离子侵蚀的能力没有较大的提高，从经济性的角度出发， 涂刷二遍即可。
层与粉煤灰共同作用，混凝土抗氯离子侵蚀的效果更加显著。
关键词： 表面涂层；氯离子；电量；耐久性
中图分类号： TU528.01
文献标志码： A
文章编号： 1002-3550（2014）03-0034-03
Ｓｔ ｕｄｙ ｏｎ ｔ ｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔ ｉｎｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔ ｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｅｒｏｓｉｏｎ
混凝土氯离子渗透性等级，如表 3 所示。
图 2 不同涂层的试件电量随龄期的变化规律
2.2 表面涂层的厚度对混凝土抗氯离子侵蚀的影响
由图 3~6 可见： （1）涂刷表面涂层 R、B、F 和 S 试件的电通量在不同 的龄期均随着涂刷遍数的增多而减小，并且都小于空白件。 这是因为随着涂刷遍数增多，表面涂层成膜的的厚度会有 所增加，因而抵抗氯离子侵蚀的能力增强，电量就会变小。
收稿日期：2013-09-04 基金项目：“十二五”国家科技支撑项目（2011BAE27B04）；国家自然科学基金项目（51308062）
·34·
表 2 粉煤灰的化学成分
%
SiO2
CaO
MgO
Fe2O3
Al2O3
f-CaO
51.8
3.64
1.08
4.51
28.78
6.09
（3）集料：粗集料为 5~25 mm 的连续级配碎石，表观密 度 2 700 kg/m3，压碎值为 20.8%。细集料为 II 区砂，表观密 度为 2 590 kg/m3，细度模数为 3.0。
表 3 混凝土氯离子渗透性等级
导电量 /C >4 000 2 000~4 000 1 000~2 000 100~1 000 <100
氯离子渗透性 高
中
低
很低 忽略
2 试验结果及分析
2.1 涂层种类对氯离子渗透的影响
由图 2 可见： （1）涂刷表面涂层的试件在各龄期的电通量均低于空 白件，说明表面涂层能够显著提高混凝土抗氯离子渗透的 能力。在 28 d 龄期时，空白件的电通量明显高于涂刷各涂层 的试件。此时，表面涂层对于阻止氯离子侵蚀的效果表现的 比较明显。空白件的渗透等级为“高”，各涂层试件的渗透 等级为“中”。随着龄期的增长，这种效果逐渐在减弱，最终 达到一个较为稳定的水平。这是因为混凝土中水泥水化是 长期的，但水化至一定的龄期之后则进行缓慢。随着水泥水 化程度的提高，水泥石中毛细孔逐渐被新生成的水化物占 据，毛细孔的连通性减弱，使得水泥浆体的渗透系数降低[8]。 即混凝土的渗透性降低。在 90 d 龄期时，空白件、R 涂层试 件、B 涂层试件的渗透等级为“低”，JF 涂层试件的渗透等级 为“很低”。 （2）对比四种表面涂层，同一龄期涂刷 S 涂层后混凝 土抵抗氯离子渗透的能力最强，其电通量极其微小，可以 忽略不计。F 涂层、B 涂层次之，R 涂层相对而言抵抗氯离 子渗透的能力最弱。 （3）与 S 涂层相比，R 涂层、B 涂层和 F 涂层抗氯离子 侵蚀的能力相差并不大，这与表面涂层的化学成分有很大 关系。R 涂层、B 涂层、F 涂层都是水性涂层，依靠乳液成膜； 而 S 涂层是油性涂层，由双组分交联固化成膜，所以膜的 物理化学性质与其他三种表面涂层有很大的差别。涂层的 基本特征是由成膜树脂所决定的，而成膜树脂的固有的特 性则是它的结构链节所决定的。因此，影响防腐蚀涂料性能 的主要因素可归结到成膜树脂的结构[6]。含氨基甲酸酯链 节的聚氨酯树脂具有极好的耐腐蚀性能，在抗氯离子侵蚀 时表现出优异的性能。
层的种类、涂层的厚度与电量的变化关系，表面涂层与粉煤灰共同作用对混凝土抗氯离子侵蚀的影响。结果表明：混凝土表面涂
来自百度文库
层能够提高混凝土抗氯离子侵蚀的能力。四种不同的表面涂层相比较，涂刷 S 涂层的混凝土抗氯离子侵蚀的能力最强，其电通量
可以忽略。F 涂层、B 涂层次之，R 涂层最差。随着涂层厚度的增加，混凝土抗氯离子侵蚀的能力增强，因而电量也会变小。表面涂
图 1 C1202Permeability Tester 试验装置
1.3 混凝土的配合比及强度
每立方米混凝土各种材料用量：水泥 360 kg，水 198 kg， 砂 737 kg，石 1 105 kg，28 d 的抗压强度 38.3 MPa。掺粉煤灰 的混凝土以 30%的粉煤灰等量取代水泥，28 d 的抗压强度 29.9 MPa。
２０１４ 年 第 ３ 期（ 总 第 ２９３ 期 ） Number 3 in 2014（Total No.293）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2014.03.010
混
凝
土
Concrete
理论研究 THEORETICAL RESEARCH
表面涂层对混凝土抗氯离子侵蚀的试验研究
表 1 水泥的物理性能和力学性能
80 μm 筛余量 标准稠度
抗折强度 /MPa 抗压强度 /MPa
安定性
/%
用水量 /%
3 d 28 d 3 d 28 d
0.02
29.80 合格 4.5 8.3 21.4 62.8
（2）粉煤灰：南京热电厂生产的 II 级粉煤灰，表观密度 2 150 kg/m3，0.08 mm 方孔筛筛余量为 2.14%，主要化学成分 见表 2。
（4）表面涂层：涂料是复杂的多组分化学混合体，也可 以说是一种复合材料。它的性能和防腐蚀保护作用的发挥 是各组分间相互作用的最终结果[6]。涂料有许多不同的分 类方法，从混凝土保护涂层起作用的方式分类主要有两种[7]： 物理方式和化学方式。物理方式是利用混凝土保护涂层自 身成膜来屏蔽腐蚀介质进入混凝土内部，本文采用四种以 物理方式成膜的表面涂层：乳胶漆 R、桥梁漆 B、氟碳漆 F、 聚氨酯漆 S。其中 R、B、F、S 的用量分别为（10±0.5）m2/L、 8~10 m2/kg/ 遍、5~6.6 m2/kg/ 遍、155~175 g/m2。
0 引言
Mehta 教 授 [1]在“Durability of Concrete-Fifty Years of Progress”主题报告中指出“，当今世界混凝土破坏的主要原 因为钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化 学作用”。钢筋腐蚀破坏被确认为第一因素，而氯离子的侵 蚀又是引发钢筋腐蚀的首要因素。氯离子的危害是多方面 的，破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用[2]。 为了减小氯离子侵蚀的不利影响，提高混凝土的耐久性， 一方面可以从混凝土材料本身出发，采取各种抗氯离子侵 蚀的措施，如掺加矿物掺合料粉煤灰、矿渣等。陈正[3]、黄维 蓉[4]证实了适当掺量的掺合料能够提高混凝土抗氯离子侵 蚀的能力；另一方面，也可以从混凝土外部采取措施，阻止 氯离子的侵入。混凝土表面涂层成本低廉，相比其他的措施 简单易行，性价比高。当前表面涂层对提高混凝土耐久性的 影 响 成 为 学 术 界 研 究 的 热 点 。A.A.Almusallam [5]证 实 了 混
2. Graduate School of Nanjing forestry University，Nanjing 210037，China）
Ａｂｓｔ ｒａｃｔ ： Chloride ion erosion is primary factor leading reinforcement corrosion that affect the durability of concrete.In this paper，the change relationship between the power and the surface coating types，coating thickness is mainly studied by using dc power through the indoor experiment.Combination of coating and fly ash on the influence of concrete resistance to chloride ion erosion is also studied.The results show that the concrete surface coating can improve the ability of concrete resistance to chloride ion erosion.Compared four different surface coating，coating S is the strongest coating resisting to chloride ion erosion，its electric flux can be ignored.Coating，coating Fis better than coating B，coating R is the worst.With the increase of coating thickness，concrete resistance to chloride ion erosion ability is enhancing，and electricity will be smaller.Surface coating and the combination of fly ash，the effect of the concrete resistance to chloride ion erosion is more significant. Ｋｅｙ ｗ ｏｒｄｓ： surface coating；chloride ion；power；durability
文中的空白件表示没有涂层的混凝土试件；R 一遍、R 二遍、R 三遍分别表示涂刷表面涂层的遍数；B、F、S 涂层 表示方法相同。
1.2 试验方法
氯离子的迁移渗透测定方法很多，如浸泡法、扩散槽 法、RCM 法、库仑法或电量法、电阻率法及交流阻抗谱法 等。本试验采用了直流电量法来研究混凝土表面涂层抗氯 离子侵蚀的能力。该方法是目前国际上应用最为广泛的方 法之一，与其他的电测法有较好的相关性。
刘 芳 1a，王元纲 2，关博文 1b，刘状壮 1a
（1. 长安大学 a. 公路学院；b. 材料科学与工程学院，陕西 西安 710061；2. 南京林业大学 研究生院，江苏 南京 210037）
摘 要： 氯离子侵蚀是引发钢筋锈蚀的首要因素，进而影响混凝土结构的耐久性。采用直流电量法通过室内试验研究了表面涂
LIU Fang 1a，WANG Yuangang 2，GUAN Bowen 1b，LIU Zhuangzhuang 1a （1a. School of Highway；b. School of Materials Science and Engineering，Chang'an University，Xi'an 710061，China；
凝土表面涂层除了可以有效的阻止氯离子侵蚀外，还可以 抗化学侵蚀等。表面涂层目前在重大工程的防腐中得到了 广泛的应用。开展这方面的研究，寻找到既不污染环境又经 济合理的表面涂层，降低工程造价，具有积极的意义。
1 试验
1.1 原材料
（1）水泥：江南水泥厂生产的钟山牌 P·O 42.5 级水泥， 其基本的性能见表 1。
将成型的试件到龄期前 14 d 加工成标准试件 100 mm× 100 mm×50 mm。将标准试件放在通风的试验室环境下静 置 7 d，按一定的要求涂刷表面涂层。试件刷完表面涂层 后静置到龄期放入 NEL-VJ 混凝土真空饱水设备饱水。 将饱水处理后的试件安装在 EJU 夹具上；检查不渗漏后，在 负极夹具中注入 3%NaCl 溶液，正极夹具中注入 0.3 mol/L NaOH 溶液，在 60 V 的直流电电压下，测定在 6 h 内通过 混凝土电量，以此电量的高低来评价混凝土抗氯离子渗透 的能力。
·35·
图 3 R 涂层试件电量随涂刷遍数的变化规律 图 4 B 涂层试件电量随涂刷遍数的变化规律
仍为“低”，其电通量分别比空白件降低了 38.7%、55.2%、 64.3%。对于 B 涂层和 F 涂层而言，涂刷三遍的试件抵抗氯 离子侵蚀的能力没有较大的提高，从经济性的角度出发， 涂刷二遍即可。
层与粉煤灰共同作用，混凝土抗氯离子侵蚀的效果更加显著。
关键词： 表面涂层；氯离子；电量；耐久性
中图分类号： TU528.01
文献标志码： A
文章编号： 1002-3550（2014）03-0034-03
Ｓｔ ｕｄｙ ｏｎ ｔ ｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔ ｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔ ｉｎｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔ ｅ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｏｎ ｅｒｏｓｉｏｎ