以压力试验探讨渗透涂封剂对混凝土力学性质

1、以摩力，探言寸渗透壅封膂腱寸混凝土力擘性之影警Using Compressive Strength Test to Study of the Effect of Penetrating Sealer on the Mechanical Properties of Concrete余淑惠、翁在能阈立瑞芳高工建篥科教自币Shu-Hui Yu, and Tsai-Lung WengTeacher of National Jui-Fong Industrial V ocational Senior High School摘要本研究主要探寸在不同水灰比(w/c=0.35,0.45 , 0.55 )的混凝

2、土髓表面，分别用渗透壅封9 (Penetrating Sealer, PS)以不同嗔壅日寺冏及不同割量逵行表面虚 理。利用厘力K.ff估PS封混凝土力孽性之影。K果示PS舆混凝土中之氢氧化fiCa(OH) 2反雁走生微小颗粒之化合 物；填塞毛孔隙使混凝土更密封力孽性有著改善。普司：渗透壅封9、混凝土ABSTRACTThis study is focus on the discussion, the effects of PS (Penetrating Sealer) upon the pore structure of the surface layer, mechanical propert

3、ies of concrete. The experimental concrete, the water - cement ratios of w/c=0.35, 0.45, 0.55, are surfaced with PS for different age of application and with diverse PS quantity . In addition, the effects of PS on the mechanical properties of concrete, by means of compressivestrength test.The result

4、s of the experiment indicate that the surfacing of PS is significant to the improvement of mechanical properties of the cement-based concrete.Keywords: Penetrating Sealer, concret壹、前言混凝土是将水 水泥 骨材及掺料等利用遹富配比建到工程上强度、耐久性、 安全性、工作性及经漕性等要求。所以如能降低鲍成材料的排斥性，逵而增加鲍 成材料的相容性，则可以使混凝土畿撵桎大的效能；近年来混凝土的畿展由傅统 的混凝土演逵到高强度

5、混凝土( high strength concrete, HSC )以至今日的高性能 混凝土 (high performance concrete, HPC)混凝土中孔隙的形成除段大孔彳堑之捣孔隙(compaction pore )及输藏孔隙 (entrained air )外，其绘大部份舄孔彳堑段小的膝髓孔隙(gel pore )及毛系田孔隙 (capillary pore ) 1。封改善混凝土孔隙鲍而言，除利用改燮混凝土鲍成材料(如添加波索蔺 材料)来改燮孔隙尺寸舆增畏速通孔隙路彳堑(tortuous )外，另一值I可行的方式 就是阻止外在的水藏被混凝土的毛系田孔隙所吸附。由於此椒方式可用

6、於改善售有 建篥物的耐久性且具有成本低廉施工容易的僵黑占，因此近年来便畿展出菁午多椒在 混凝土表面逵行壅封的保材料,用以阻隔外在水藏的侵入。按其室寸毛集田孔隙虚 理方式的不同目前常用的各椒混凝土表面壅封保割主要可分舄的三椒形式，分 别尚参透式壅封瓠penetrating sealer )壅封瓠sealer )以及表面封唇(coating ), 如圈(1)所示2。渗透式壅封割主要畲利用本身所带的有檄化合物群互相结，莹CoatingEmulsion(latex)Higher so El； pcbiiTtier 5obitioiis沿著毛集田孔隙内部表面形成疏水(hydrophobic )的密鲍。而

7、适壅封方式又 可集田分成没有薄膜走生(non film-forming )舆有薄膜走生(film-forming pore-sealing)雨椒形式。壅封割则大多利用高分子聚合物溶液(polymer solution ), 由水泥材料表面往孔隙内部堵入(pores blocked ),但因其固髓含量 段少，故只堵住孔隙而照法在水泥材料表面走生相富厚度的封唇。而固髓含量 多的高分子聚合物溶液，除可堵住孔隙外，亦可在水泥材料表面生成一唇段薄 且速的膜(thin continuous film )，此即所的表面封唇。而另一椒形式的表 面封唇，则利用乳割(emulsion )或乳膝(latex )在水

8、泥材料表面裂造一唇相 富厚度且密的不透水唇(thick dense layer )来防止水汽逵入，但是物莹不 入孔隙内走生堵塞的作用。而以密的壅料或特殊的璟氧榭脂砂聚(epoxy mortar )批覆在水泥材料表面也屠於表面封唇的保方式。PobiTtner soiition low soEl;而矽酸纳或乙基矽酸材料也常雁用於堵塞孔洞3。富水溶性矽酸纳舆二氧 化碳结合或溶於酒精的乙基矽酸溶液舆水结合B寺，畲走生结晶状的物堵塞住孔隙，又矽酸颌可舆混凝土中之水及氢氧化繇反ffi.M生矽酸fiBH（ c-S-h ）及 氢氧化颌（NaOH ）填塞孔隙。其反雁方程式如下所示：(1)(2)(3)Na4SiO

9、4 + 2CO2 t SiO2 + 2Na2CO3 Si(OCH4 + 2HO t SiO + 4CHOH 匕 J l匕匕匕 JNa2SiO3+yH2O+xCa(OH)2 txCaO-SiO2-yH2O +2NaOH4而本研究金十封渗透式壅封aeas混凝土力孽性影之探的。M.Kna本研究主要探的渗透壅封a施加方式及其s寸混凝土特性之影,在不同水灰 比（w/c=0.35 , 0.45 , 0.55）的混凝土髓表面依照言殳言十的B期（1天、7天、14 天、27 天），及a量（65g/m2、90g/m2、130g/m2、155g/m2）施以 PS 用厘力来 探的其s混凝土力孽性之影,而寿找出ps之最

10、佳嗔壅日寺冏、a量及嗔壅 日寺混凝土之含水状憩。一、材料（一）水泥本研究探用斐洲水泥公司所生走之洋房牌波特蔺第一型水泥,其化孽成分如 表（一）所示；物理性如表（二）所示。表（一）水泥化孽成分表化孽成分中阈阈家檬举 值CNS61-R2001二氧化矽(SiO)20.89、2，氧化铝(AlO)5.613氧化制Fe O )3.13k 2 3J氧化辱(CaO)63.87氧化露(MgO)Max: 6.002.93燎失量(L.O.I)Max: 3.000.73不溶慰渣(Ins.Res)Max: 0.75矽酸三繇(CS)50.4k 3 7矽酸二颌(C.S)22.2铝酸三颌(C A)9.57-七、，3，金吕酸四

11、(C.AF)9.51(资料来源:斐洲水泥公司)表(二)水泥之物理性2!目中阈阈家檬举CNS61-R2001 值墁料空藏含量：AirMax: 12.0Content Mortar(%) 集田度:Fineness(cm2/g)Min: 28003520健度:Soundness%)Max: 0.800.05抗厘强度：Compressive Strength, kgf/cm23天Min: 1262237天Min: 19731628天Min: 281412凝结日寺冏：Time of Setting (Vicat test)初凝:Initial set (hr:min)Min: 0:453:10凝:Fin

12、al set (hr:min)Max: 8:005:30（资料来源：斐洲水泥公司）（二）粗骨材本K用之粗骨材舄碎石，其物理性如表（三）:表（三）粗骨材之物理性K廓I目依披规簸碎石比重(SSD)CNS 4882.63吸水率（）CNS 4881.12最大粒彳堑（in）CNS 4863/8（三涂田骨材本Kff用之骨材其物理性如表（四）所示:表（四涂田骨材之物理性游I目依披规簸粗砂比重(SSD)ASTM C1282.71吸水率（）ASTM C1282.18度模敷值（F.M.）2.69（四）渗透壅封割（Penetrating Sealer , PS）本研究所探用之PS主要元素成份舄颌、矽及氧，其化合物舄

13、矽酸颌（Na2SiO3），渗透深度可建2cm。二、混凝土配比言殳言十本研究配比保参照ACI 211及ACI 363配比言殳言十步骤求得水灰比舄0.35、0.45、0.55的配比，如表（五）所示:表（五）混凝土之配比KH褊号虎水灰比水泥(kg/m3)水(kg/m3)粗骨材(kg/m3)骨材(kg/m3)A0.35685197746661B0.45533199743794C0.55436199740880髓褊号虎明言羊如表（六）:水灰比（w/c ）褊号虎水灰比褊号虎嗔壅寺骷期褊号虎嗔壅割量(days )(g/m2)A0.3501A65B0.4517B90C0.55214C130427D155由於混

14、凝土具有良好的抗厘性，因此抗厘强度燮成舄混凝土品僵劣之重要 指檬，任何掺品的加入或表面壅封虚理均可能影到强度的畿展。本KKH在 不同骷期嗔壅言殳言十割量分别逵行28天及91天混凝土的抗厘强度K。由圈(二)所示，骷期7天日寺嗔壅之效能最佳，(3)式示PS之化合物Na2SiO3 必舆H2O及Ca(OH)2反雁才能走生新的化合物颗粒，矽酸fiBH(C-S-H)及氢 氧化颌(NaOH)。而混凝土中Ca(OH)2的由来是水泥之C3S. C2S舆水反雁而走生,(4)(5)其反雁式如下:2C3S + 7H r C3S2H4 + 3CH2C2S + 5H r C3S2H4 + CH骷期1天寺嗔壅因水泥之水化作

15、用初始由c3a及C3S控制，随废C2S才隆 反雁所以Ca(OH)2不足，致使嗔壅效能不佳，骷期7天混凝土己走生足狗Ca(OH)2可舆DPS反雁且因水化尚未完成毛系田孔隙速通段多5,渗透瓠PS嗽易渗入各孔隙逵而走生微小粒子之化合物昧勺1p m2p m)正好可以填充毛集田孔隙(0.01Mm10pm)i，改善了结情孔隙之密性及抗ffiKH表唇密废的圉束作用，使抗厘强度随著提高，又随著骷期增加其速通之毛孔隙逐渐减少，而骷 期27天之混凝土水化作用己经建相富程度所以毛孔隙之速通段少，PS段不易 渗入孔隙，僮是结晶沉溅物稹留於表面似薄膜，所以骷期27天嗔壅PS M 28 天及91之抗厘强度改善的效能不著。

16、Age of application (days)(a)(codlAI) 6u(D%(D10051015202530Age of application (days)5(b)圈（二）PS eB期舆混凝土抗厘强度之保（a）28天抗厘强度（b）91天抗厘强度（二）PS使用量之影：由H（三）所示，B期7天嗔壅B寺，PS使用量在130g/m2以下厘力强度舆割量 成正比，在130g/m2155g/m2之冏成平状憩，JB舄其饱和用量，亦舄最佳用量， 太多则形同浪，B期27天嗔壅寺由圈（四）知，嗔壅割量多寡封强度皆照影。表（七）示混凝土在第7天B期嗔壅及最佳使用割量（155g/m2）下强度增加百 分比，畲随

17、著水灰比增加而增加，此乃因高水灰比之孔隙段多改善效果段著， 又PS M 28天抗厘强度之影效能段91天抗厘强度著，此因B期91天混凝 土强度畿展趣於成熟，PS表唇效JB段不著。表(七)嗔壅PS抗厘强度增加百分比(%)髓褊号虎骷期28天骷期91天A1D18.67.3B1D24.215.5C1D24.820.2*骷期7天日寺嗔壅PS(155g/m2)(ajd 巨)qo)u(Dw(Dv)w(DduJOo40- A(w/c=0.35)B(w/c=0.45)C(w/c=0.55)10- o 5 6 5- -05050505 54433221 (nJdlAI) 5u(Dly(Dyw(DJldEQ。0204

18、06080100120140160Dosage of PS ( g/m2 )(a)A(w/c=0.35)B(w/c=0.45)C(w/c=0.55)10， ， ， | ， ， ， | ， ， ， r ， ， ， | ， ， ， | ， ， ， | ， ， ， r ，020406080100120140160Dosage of PS (g/m2)(b)1!（三）7天嗔壅，PS使用量、水灰比舆混凝土抗厘强度之保28天抗厘强度(b)91天抗厘强度(a)6055 鼎50 1 M 45 M0；0 I 奇35匚(D J 号301W - 巴25二 如A(w/c=0.35)B(w/c=0.45)C(w/c=0

19、.55)10020406080100120140160Dosage of PS ( g/m2 )(b)H（四）27天嗔壅，PS使用量、水灰比舆混凝土 抗厘强度之lw（a）28天抗厘强度（b）91天抗厘强度（三）混凝土含水状憩封嗔壅PS效能之影：使用130g/m2量之PS於混凝土在SSD及AD（温度余勺25C相室寸凛度余勺70%） 状憩下嗔壅,髓抗厘强度K果如圈（五）所示髓在SSD状憩下嗔壅效果段 AD状憩下舄佳，28天强度SSD状憩舄AD之1.07 1.23倍，91天强度SSD状 憩舄AD之1.06 1.19倍，此乃因孔隙饱和日寺PS段易因澧度不同随液髓以散 方式逵入各孔隙中，又因有足狗之水可

20、舆PS反JB如（3）式所述，逵而走生化合物 填充孔隙，改善孔隙结情，而AD状憩下之孔隙中僮有微量水其绘舄空藏，所以 PS僮能被吸附而入孔隙且照足狗水可舆PS反雁以致效能段差。0A 1 CB 1 CC 1 CM ix(b)圈(五)混凝土髓在不同含水状憩下嗔壅PS之抗厘强度混凝土含水状憩舄SSD B寺使用PS效能段佳，骷期7天日寺嗔壅割量155g/m2状憩下则28天厘力强度SSD S AD之1.07 1.23倍，91天强度SSD舄 AD 之 1.06 1.19 倍。混凝土骷期7天寺PS嗔壅效果最佳，骷期27天寺嗔壅效能不明。嗔壅PS封高水灰比之混凝土强度影段大，本研究中骷期7天寺嗔壅割 量155g

21、/m2状憩下28天强度配比D增加18.6%、配比P增加24.2%、配 比S增加24.8 %, 91天强度配比D增加7.3%、配比P增加15.5%、配比 S 增加 20.2%。PS使用量愈多有利於厘力强度增加量，但以130 g/m2 155 g/m2舄宜。参考文献1黄然，奠E安,“水淬高燧燧石粉JB用於筋混凝土情造物之耐久性”，台湾管建研究院，民阈89年.Litvan, G G., “Waterproofing of Parking Garage Structures with Sealers andMembranes : the Canadian Experience”，Construction and Building Materials 10 (1), pp. 95-100, 1996.Gani, M. S. J., “Cement and Concrete”，GLondon ; New York :