本發(fā)明涉及混凝土材料，特別是涉及一種帶裂縫工作疏水混凝土腐蝕防護(hù)開裂寬度閾值確定方法。

背景技術(shù)：

1、混凝土一直以來(lái)在土木工程中具有重要的地位，是濱海建筑、海洋開發(fā)、地?zé)峁こ碳霸齑こ痰冉Y(jié)構(gòu)中重要的材料，具有親水性、抗壓強(qiáng)度高、成本便宜等優(yōu)點(diǎn)。然而，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題，尤其是氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕，已成為制約其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。氯離子侵蝕破壞的原因主要是由于混凝土具有親水性以及多孔結(jié)構(gòu)，使得環(huán)境中的氯離子容易通過(guò)水介質(zhì)滲透到鋼筋表面，并在混凝土的高堿性環(huán)境下與鋼筋發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)銹蝕。鋼筋銹蝕不僅削弱了結(jié)構(gòu)的承載能力，還會(huì)導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的脫落，形成一種惡性循環(huán)，進(jìn)而加速混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。因此，解決鋼筋銹蝕問(wèn)題，提升混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)于確保工程安全、延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命、降低維護(hù)成本具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、提高混凝土的疏水性能夠有效降低混凝土的吸水率，從而避免腐蝕物質(zhì)通過(guò)水介質(zhì)進(jìn)一步腐蝕鋼筋。提高混凝土疏水性的方法主要包括表面疏水和整體疏水。表面疏水是使用含硅烷、硅氧烷油、硅灰和pva表面活性劑的水性乳液在混凝土表面制備超疏水涂料。例如，xiang等通過(guò)電沉積結(jié)合水熱法，將固體潤(rùn)滑劑注入微納米“水杉”結(jié)構(gòu)中，獲得了一種擁有超疏水固體光滑表面(sss)的混凝土，使其在具有優(yōu)異防腐性能的同時(shí)抗磨損性能得到增強(qiáng)。xue等使用辛基三乙氧基硅烷液體或水乳液作為浸漬劑對(duì)混凝土表面進(jìn)行了改性，結(jié)果表明改性后的混凝土的毛細(xì)吸水率僅為未改性混凝土的5.4％。然而，當(dāng)混凝土表面出現(xiàn)裂縫或者破壞時(shí)，表面疏水型混凝土的疏水性能將大幅降低，但整體疏水型混凝土則能夠在混凝土開裂時(shí)也保持其疏水性能。

3、整體疏水型混凝土主要通過(guò)添加疏水型外加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前常用的外加劑材料主要有硅烷、硅氧烷、硅氧烷乳液、雜化疏水性sio2顆粒以及疏水型粉劑等。但這些外加劑使得混凝土達(dá)到整體疏水效果的同時(shí)將導(dǎo)致強(qiáng)度的急劇下降。zhu等以辛基三乙氧基硅烷基材料作為整體疏水劑，提高了混凝土的防水性能和耐久性，但力學(xué)性能下降。wang等在水泥砂漿中摻入了聚二甲基硅氧烷，使得水泥砂漿的吸水率降低了51.28％，而抗壓強(qiáng)度則降低了47.62％?；炷翉?qiáng)度下降的原因可能是硅烷或硅氧烷的引入在一定程度上抑制了水泥的水化作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種帶裂縫工作疏水混凝土腐蝕防護(hù)開裂寬度閾值確定方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明目的之一：提供一種帶裂縫工作疏水混凝土腐蝕防護(hù)開裂寬度閾值確定方法，包括以下步驟：

4、(1)向水泥砂漿中摻入纖維，之后向摻有纖維的水泥砂漿中插入鋼筋，通過(guò)控制壓力形成到鋼筋表面的通縫；

5、(2)控制裂縫寬度，得到多個(gè)梯度范圍的裂縫；

6、(3)將步驟(2)得到的混凝土材料浸泡于氯化鈉水溶液中，通電實(shí)現(xiàn)銹蝕；

7、(4)以鋼筋質(zhì)量損失率和通電電流密度確定所述帶裂縫工作疏水混凝土腐蝕防護(hù)開裂寬度閾值。

8、進(jìn)一步地，所述水泥砂漿的原料配合比如下：普通硅酸鹽水泥p·o?52.5、天然河砂、硬脂酸鈣、聚乙烯纖維、水和聚羧酸系高效減水劑的質(zhì)量比為580:1050:(0-8.7):6.7:232:8.7；所述裂縫的寬度梯度范圍包括：0.1-0.3mm、0.5-0.7mm、0.8-1mm。

9、本發(fā)明目的之二：提供硬脂酸鈣在提高水泥砂漿疏水性能中的應(yīng)用，以水泥砂漿中的膠凝材料計(jì)，所述硬脂酸鈣的添加量為所述膠凝材料質(zhì)量的0-1.5％，且不為0％。

10、本發(fā)明目的之三：提供硬脂酸鈣在減緩鋼筋混凝土中鋼筋銹蝕中的應(yīng)用，所述鋼筋混凝土制備所用的水泥砂漿中含有硬脂酸鈣；以水泥砂漿中的膠凝材料計(jì)，所述硬脂酸鈣的添加量為所述膠凝材料質(zhì)量的0-1.5％，且不為0％。

11、本發(fā)明目的之四：提供一種水泥砂漿，含有硬脂酸鈣組分，所述硬脂酸鈣的添加量為所述水泥砂漿中膠凝材料質(zhì)量的0-1.5％，且不為0％。

12、進(jìn)一步地，水泥和砂的質(zhì)量比為1:1.8，水灰比為0.4。

13、進(jìn)一步地，所述水泥砂漿原料包括以下組分：普通硅酸鹽水泥p·o?52.5、天然河砂、聚乙烯纖維、聚羧酸系高效減水劑、硬脂酸鈣和水。

14、進(jìn)一步地，所述原料的配合比如下：普通硅酸鹽水泥p·o?52.5、天然河砂、硬脂酸鈣、聚乙烯纖維、水和聚羧酸系高效減水劑的質(zhì)量比為580:1050:(0-8.7):6.7:232:8.7。

15、進(jìn)一步地，所述普通硅酸鹽水泥p·o?52.5的粒徑為0.4-62μm；所述天然河砂的表觀密度為2.67g/cm3，粒徑為0.01-0.6mm；所述硬脂酸鈣的粒徑為0.15-240μm。

16、本發(fā)明目的之五：提供上述水泥砂漿的制備方法，包括以下步驟：

17、(1)將聚羧酸系高效減水劑和水混合，得到混合溶液；

18、(2)將普通硅酸鹽水泥p·o?52.5、天然河砂和硬脂酸鈣混合后，加入部分所述混合溶液，之后加入聚乙烯纖維；

19、(3)將剩余部分的所述混合溶液加入步驟(2)得到的混合物中，攪拌，得到所述水泥砂漿。

20、本發(fā)明目的之六：提供上述水泥砂漿在制備混凝土中的應(yīng)用。

21、本發(fā)明研究了低摻量硬脂酸鈣(cs)疏水劑對(duì)砂漿的疏水性能、累計(jì)吸水率、力學(xué)性能、水化產(chǎn)物、微觀結(jié)構(gòu)以及在砂漿分別存在0mm、0.1-0.3mm、0.5-0.7mm和0.8-1mm的裂縫時(shí)對(duì)鋼筋銹蝕的影響。揭示了低摻量cs在砂漿存在裂縫時(shí)砂漿疏水性能增強(qiáng)的機(jī)理。

22、本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)：

23、(1)隨著cs摻量的增加，砂漿的水接觸角逐漸增大，吸水率逐漸降低。當(dāng)cs摻量達(dá)到1％時(shí)，水接觸角超過(guò)90°，累計(jì)吸水率在48h時(shí)較cs0降低了72.33％。當(dāng)摻量達(dá)到1.5％時(shí)，水接觸角顯著增大至122.5°，吸水率較cs0降低了78.41％。

24、(2)cs粉末能夠提供微量ca2+促進(jìn)c-s-h凝膠的形成。同時(shí)cs能夠提供硬脂酸根與ca(oh)2反應(yīng)，并在孔隙表面形成一層蠟狀化合物，減緩與水的接觸，抑制水泥的水化，增強(qiáng)砂漿的疏水性能。

25、(3)摻入cs能夠在砂漿中引入空氣，并形成閉合孔隙，能夠在降低砂漿中的孔隙連通率的同時(shí)增加總孔隙率。隨著cs摻量的增加，砂漿的總孔隙率和有害孔占比增加，微觀結(jié)構(gòu)整體粗化?？箟簭?qiáng)度和抗折強(qiáng)度與總孔隙率和有害孔呈負(fù)相關(guān)性。在cs摻量為1％和1.5％的砂漿中，其抗壓強(qiáng)度較cs0分別降低了14.3％和27.4％，抗折強(qiáng)度分別降低了19.2％和32.1％，大于10000nm的有害孔分別增長(zhǎng)了20.0％和32.0％。

26、(4)隨著cs摻量的增加，即使砂漿中存在裂縫，鋼筋的腐蝕程度仍然降低、且質(zhì)量損失和腐蝕速率也有所減少。當(dāng)cs摻量超過(guò)1％時(shí)，cs砂漿的耐腐蝕效果明顯提升。當(dāng)裂縫寬度增加時(shí)，cs對(duì)鋼筋耐腐蝕性的改善效果會(huì)有所降低。但當(dāng)裂縫寬度控制在0.2mm以內(nèi)時(shí)，cs的添加仍然能夠顯著抵消裂縫帶來(lái)的cl-侵蝕的負(fù)面影響，并在摻量達(dá)到1.5％時(shí)，對(duì)負(fù)面影響的抵消更為顯著。

27、本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

28、本發(fā)明通過(guò)引入低摻量的硬脂酸鈣(cs)來(lái)提高水泥砂漿的疏水性能，并減緩鋼筋在不同裂縫寬度下的銹蝕速率，為提升砂漿的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和耐久性提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論指導(dǎo)。