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混凝土表面耐腐蚀性能试验结果性质分析



 
 
 
 
一、溶胶凝胶性质分析
由于复合溶胶的粘度和凝胶时间直接影响其在混凝土表面涂覆工艺和渗透深度,进而影响混凝土耐腐蚀等相关性能,所以本文测量所制备TEOS-GPT MS-PDMS杂化溶胶的相关性质如表1所示,其中DR1,DR2粘度较低,能够有效地渗透到混凝土中反应成键,同时各配比杂化溶胶均有较长的凝胶时间。可以通过PDMS的含量来制备可控凝胶时间和粘度的复合涂层。

混凝土表面耐腐蚀性能
 
 
图1为各配比干凝胶的红外图谱分析(FT IR),DR-1,DR-2与DR-3在1 060cm-1附近都有非常强而宽的吸收峰,表明样品中均存在大量的Si)O)Si键,并随着PDMS量的增加,出现宽化,分析是由于硅氧链较长而形成;在3 400cm-1处宽而强的吸收峰以及1 620cm-1处附近的吸收峰表明缔合的)OH基团的存在;在2 960cm-1,1 450cm-1处分别出现C)H键的伸缩弯曲振动吸收峰;1 260cm-1、795cm-1附近分别为PDMS的Si)CH3和S-i(CH 3)2特征峰,同时850cm-1附近的Si)C特征峰也随着PDMS含量的增加增强。900cm-1附近为GPTMS中环氧结构的振动吸收峰,并随着PDMS含量的增加所减弱,由于GPTMS在反应过程中开环所致。

混凝土表面耐腐蚀性能试验性质
 
 
二、薄膜的表面特性
混凝土抵抗水进入的能力间接地反应出混凝土的耐久性高低,本文通过测量混凝土表面的静态接触角值来反映涂膜后混凝土的疏水能力,各配比的接触角值如图2,所有的涂层都具有较高的接触角值(DR-1=96b,DR-2=105b,DR-3=107b),并随着PDMS质量的增加接触角值逐渐增大,其中DR-2和DR-3的值相差较小,和未经过涂膜的混凝土表面40b接触角相比,均有很大幅度的提高,表现为较好的疏水能力。分析是由于长链的羟基硅油(PDMS)整合到无机Si)O)Si骨架上,同时PDMS具有非常低的表面能,光滑表面静态接触角值可高达105138b。同时测量混凝土吸水率,其中吸水率按照公式(wg-w 0w0@100%)来计算,其中Wg为吸水后质量,W0为吸水前质量。各配比不同时间的吸水率值如图3所示,非常有力地证明了
 
混凝土表面耐腐蚀性

 
 
 
所用采用静态接触角测量混凝土涂层衡量疏水能力的方法,所制备杂化涂层均具有优异疏水性能。其中经过DR-2与DR-3处理的混凝土1h吸水率均降低达90%以上,吸水率的降低值分别为DR-1=8618%、DR-2=9312%、DR-3=9117%,涂有DR2杂化溶胶在各时间的混凝土吸水率最低,分析可能是由于其PDMS含量高、粘度低、在混凝土具有高的渗透深度,所以与DR-1,DR-3相比有着更优异的疏水性能。
 


 混凝土表面耐腐蚀性能试验性试验
 
图4为混凝土表面复合溶胶涂层的扫描电镜图,
图4a为未添加PDMS复合溶胶在混凝土表面的成膜图像,在图4a的左下方仍可以看到裸露在外的混凝土,薄膜与混凝土桥联性并非很好;相反从图4b,4c,4d可以看出涂层的成膜性较好,并在表面成枝状的网络结构,随着PDMS含量的增加,相应的网络枝状结构增多,分析可能是添加的端羟基硅油(PDMS)使复合溶胶活性羟基含量增高,可以充分与混凝土表面羟基通过化学反应成键,增强了涂层与混凝土的附着力,提高了涂层的成膜性,同时体系中的S-i CH3又使得此杂化材料具有较好的疏水特性。
三、耐腐蚀性能
作为试验研究,模拟海洋大气环境下氯离子对混凝土的腐蚀作用,本文采用综合盐雾腐蚀试验箱进行模拟实验,浓度为5%的中性NaCl溶液作为盐雾源溶液,混凝土试样为100@100@100mm立方体,选择从试件4个侧面选取一个光滑面作为浸透面,浇筑面、底面和其它侧面用环氧树脂密封。喷雾时间30d,盐雾试验后各试样沿轴向劈开,喷涂AgNO3溶液,混凝土内氯离子渗透部分明显变白(AgCl沉淀),测量氯离子渗透深度。通过氯离子的渗透深度来评价涂有改性涂层混凝土的耐腐蚀能力。
盐雾试验结束后表面状态如图5所示,其中图5a为未涂膜混凝土试样,可以看出盐雾试验后表面出现轻微的粉化现象,而本文制备的TEOS-GPT MS-PDMS复合溶胶涂层均未出现粉化现象。30d盐雾试验后涂层仍存在。同时从图6混凝土氯离子渗透深度图中可以看出,涂有杂化溶胶的混凝土与未进行处理的混凝土相比氯离子渗透深度大幅度降低,其中未进行处理的混凝土氯离子渗透深度为28mm(UT),涂有DR-2和DR-3的混凝土氯离子的渗透深度分别为12mm和14mm,与DR-1的19mm的渗透深度相比略有降低。
 

混凝土表面耐腐蚀性能试验研究
 
本文通过溶胶凝胶技术合成一种中性TEOS-GPTMS-PDMS复合混凝土耐腐蚀涂层,其中随着PDMS含量的增加,复合溶胶的粘度逐渐增加;FTIR说明T EOS-GPT MS-PDMS杂化材料中的有机相与无机相之间产生有效的复合。
混凝土表面的SEM照片表明添加PDMS的改性硅溶胶能够较好地在混凝土表面形成网络枝状结构薄膜,同时采用测量静态接触角的方法来表征复合涂层对混凝土的防水效果的影响,随着PDMS的增加,疏水效果增强,实验结果说明添加10g和15gPDMS时接触角最大,分别达105b和107b。吸水率实验进一步验证了这一结果。311h、5h、12h盐雾试验结果表明TEOS-GPT MS-PDMS复合涂层能够有效降低氯离子的渗透深度,DR-2(10g PDMS)复合溶胶渗透最少,结合疏水性能,DR-2配比为较好的混凝土耐腐蚀涂层。http://www.gdyqsb.cn 
 

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