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混凝土及石材保护原理

时间:2013-12-19 12:33 | 人气:
1、混凝土侵蚀与破坏
对混凝土的保护,主要是避免混凝土结构体长期暴露在自然的环境中,接触氯化物、二氧化碳、水分等物质使混凝土碱性值降低,进而破坏钢筋之钝化保护膜,致使钢筋腐蚀或混凝土表面散裂。

(1)、碳化作用

在混凝土结构中形成的氢氧化物(包括矽酸钙)和氢氧化钙Ca(OH)2,保持一个pH值在12-13之间的碱性环境。在稳定的高碱性的混泥土中,加强钢筋上形成钝化层,以保护钢筋使之免受腐蚀。而混凝土表面混凝土遇到空气中二氧化碳的作用,使氢氯化钙慢慢经过化学反应变成碳酸钙,使之碱性降低,碳化到钢筋表面时,使钝化膜遭到破坏,钢筋就开始腐蚀,大气中通常含0.2%-0.3%的二氧化碳,而且只要有大气存在的地方,就必然存在二氧化碳,而混凝土结构也有不少部分存在于二氧化碳环境中,对于普通的硅酸盐而言,水化产生的氢氧化钙可达到整个水化产物的10%-15%,这会降低混凝土的pH值。当pH值低于9.5时,钢筋表面的钝化层就会遭到破坏,导致钢筋开始生锈。一旦钢筋生锈后,它的体积会明显加大。这种膨胀导致混凝土破裂并最终散裂。
(2)、氯化物作用

混凝土属于碱性材料,其孔隙溶液的PH值为12-14,因而对钢筋具有较好的保护作用,有利于钢筋表面形成保护钢筋的钝化膜,但这种钝化膜只有在高碱环境中才是稳定的。如果周围环境PH值降到11.8时,钝化膜就开始变得不稳定,当PH值继续降到9.88时,钝化膜就开始变得难以生存或逐渐破坏,使得进入混凝土中的氯离子吸附于钝化膜处,并使钝化膜的PH值迅速降低,逐步酸化,从而使得钝化膜被破坏,易发生锈蚀继而锈蚀产物体积膨胀,使混凝土保护层开裂与脱落。
(3)、水作用

混凝土在水化作用时,水泥中氯化钙生成氢氧化钙,使混凝土中含有大量的氢氧根离子,使PH值一般可达到12.5-13.5,钢筋在这样的高碱环境中,表面容易生成一层钝化膜,这种钝化膜能阻止钢筋的锈蚀。混凝土的气孔具有吸水性。在与自然环境的长期接触过程中,水的渗透加快了混凝土内有孔区域的腐蚀。尤其是对钝化膜遭到破坏,导致钢筋开始锈蚀。
 
2、石材的风化破坏
石材风化是指石材因物理、化学或生物过程产生的相互作用从而改变的风貌。
(1)、物理风化

石材的物理风化表现方式主要为:
a、风沙击打石材的表面,使得石材表面粗糙,失去光泽,严重者破坏石材 ,尤其是石质文物的造型轮廓,使得文物面目全非。
b、温度变化也是物理风化的另一重要条件,自然状态下的岩石受温度冷热交替变化的影响,会产生热胀冷缩,造成表面崩裂瓦解。
c、冻融风化是石材 内部的水分受低温影响,结冰后产生膨胀力,造成岩石结构松散,逐渐发展到表层粒状脱落。
物理风化是一种机械风化,岩石的化学成分没有得到改变,也没有形成新的矿物。紫外线对石材的颜色直接影响是使石材 褪色,颜色鲜艳的石材会变得暗淡或者失去原有颜色。紫外线对石材的影响还没有系统的文献记载,金沙电子游戏官方入口3983将紫外线对石材的老化作用也归类到物理风化范畴。
(2)、生物风化

石材的生物风化作用是指生物活动对岩石的破坏作用,一方面引起岩石的机械破坏,如树根生长对于岩石的压力可达10kg/cm2~15kg/cm2,这能使根深入岩石裂缝,劈开岩石;另一方面植物根分泌出的有机酸,也可以使岩石分解破坏。这一现象多发生在露天大型的石质文物上。此外,植物、藻类的生活和死亡分解可以形成腐殖酸,这种酸分解岩石的能力也很强。
(3)化学风化

石材的化学风化是指自然界发生的使得岩石化学成分发生改变的作用。表现方式有氧化作用、溶解作用、水解作用、水化作用。化学风化来自于原岩以外的物质如氧气、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等,以空气或水作为介质,与岩石中的活跃化学成分发生反应,生成新的矿物成分。
3、混凝土与石材保护的要求
根据混凝土与石材的破坏机理,要求涂装的保护剂应具备以下基本性能:
(1)  单向呼吸、透气性
防止外界雨水、潮气、二氧化碳等有害气体渗入体系内,同时体系内的潮气能正常散发出来。
(2)  预防前期混凝土裂纹的产生
防水能预防混凝土微裂纹的产生
(3)  提高混凝土及石材的抗压与抗折强度
(4)  防水作用持续
(5)  冻融稳定性好
(6)  渗透型强,涂刷后不能改变基材质感和肌理
(7)  抗霉菌生长,抗色斑,耐盐、酸、碱等腐蚀

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