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Concrete Sealer And Hardener System

水泥混凝土發展歷史
水泥混凝土是由水泥、集料、適量外加劑、增強材料和水混合制成的一種復合材料,亦稱人造石,主要用作結構工程材料,也可用作粘接材料,還可用作裝飾材料。水泥混凝土材料的發展在歷史上可以追溯到很古老的年代。相傳數千年前,我國勞動人民及埃及人就用石灰與砂混合配制成的砂漿砌筑房屋,后來羅馬人又使用石灰、砂及石子配制成混凝土,并在石灰中摻入火山灰配成用于海岸工程的混凝土。這類混凝土強度不高,使用范圍有限。
 
1824年阿斯普丁發明了波特蘭水泥,使混凝土膠結材料發生了質的變化,大大提高了混凝土強度,并改善了其它性能。此后混凝土的生產技術迅速發展,用量巨增,使用范圍日益擴大。1850年法國人朗波特發明用鋼筋加強混凝土,并首次制成了鋼筋混凝土船,彌補了混凝土抗拉及抗折強度低的缺陷。1918年艾布拉姆斯發表了著名的水灰比理論。1868年,蘇格蘭首次在因弗內斯通往某堆貨場道路上鋪筑混凝土路面,19世紀末傳入美國和德國。早年混凝土路面大多用素混凝土按單層就地澆筑而成,少數也有做成雙層式或配設鋼筋的。
 
1928年法國佛列西涅發明了預應力鋼筋混凝土施工工藝,并提出了混凝土收縮和徐變理論,使混凝土技術出現了一次飛躍,為鋼筋混凝土結構在大跨度橋梁等結構物中的應用開辟了新的途徑。利用膨脹水泥生產的收縮補償混凝土和自應力混凝土廣泛用于工業與民用建筑、路面、貯罐自應力管、防水防滲結構、管道接頭等方面。
 
1960年前后各種混凝土外加劑不斷涌現,特別是減水劑、流化劑的大量應用,不僅改善了混凝土的各種性能,而且為混凝土施工工藝的發展變化創造了良好條件,如泵送混凝土、流態自密實混凝土等都與高效減水劑的研制成功與應用有關。混凝土的有機化又使混凝土這種結構材料走上了一個新的發展階段,如聚合物混凝土及樹脂混凝土,不僅其抗壓、抗拉、抗沖擊強度都有大幅度提高,而且具有高抗腐蝕性等特點,因此在138特種工程中得到了廣泛應用。
 
中國于20世紀20年代末開始在少數大城市的道路和飛機場跑道上鋪筑混凝土路面。1932~1933年在南京至杭州國道上鋪筑了長500米、寬5.5米的混凝土路面試驗段。1940年在北京至天津公路上鋪筑了長120公里、寬3米的混凝土路面。1948年在南京飛機場跑道上鋪筑長2200米、 寬45米、 厚30厘米的鋼筋混凝土道面。到50年代,隨著水泥工業的發展,在中國的一些大、中城市的干道以及飛機場跑道上,開始大規模鋪筑混凝土路面。70年代初以來,某些省在公路干線上開始鋪筑混凝土路面。中國的飛機場跑道,幾乎全部都采用混凝土道面。
 

混凝土的先天缺陷
現代科學技術的發展,為探索材料微觀結構與宏觀表現之間的關系提供了可行性,使人們更加清楚的認識到,要改變水泥及混凝土的技術性能,可通過改變水泥及混凝土微觀結構來實現,例如改變水泥石的孔結構,可大大提高混凝土的耐久性。要保證水泥混凝土結構物質量,就必須對水泥及混凝土材料基礎理論有一個深入、全面、系統地認識,以動態的方法去研究水泥的水化過程及水化生成物結構與特征,充分揭示水泥石結構與工程性質之間的有機聯系,深入研究混凝土流變性質、力學性質及影響因素。
 
早于1980年在巴黎召開的第七屆國際水泥化學會議上, F.H.Wittman就提出了孔隙學概念,并指出水泥混凝土是一非均質的多相體系,通常由未水化的水泥熟料顆粒,水化水泥,水和少量的空氣以及由水和空隙占有的空氣網所組成,因此水泥混凝土是一個固-液-氣三相多孔體系。
 
混凝土碳化
混凝土的碳化,是指水泥石中的水化產物與周圍環境中的二氧化碳作用,生成碳酸鹽或其他的物質的現象。碳化將使混凝土的內部組成及組織發生變化。由于混凝土是一個多孔體,在其內部存在大小不同的毛細管、孔隙、氣泡,甚至缺陷等。空氣中的二氧化碳首先滲透到混凝土內部充滿空氣的孔隙和毛細管中,而后溶解于毛細管中的液相,與水泥水化過程中產生的氫氧化鈣和硅酸三鈣、硅酸二鈣等水化產物相互作用,形成碳酸鈣。
 
混凝土碳化是影響混凝土結構耐久性的重要原因之一,空氣、土壤或地下水中酸性物質,如CO2 、HCl 、SO2 、Cl2 深入混凝土表面,與水泥石中的堿性物質發生反應的過程稱為混凝土的中性化。混凝土在空氣中的碳化是中性化最常見的一種形式,它是空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質相互作用很復雜的一種物理化學過程。在某些條件下,混凝土的碳化會增加其密實性,提高混凝土的抗化學腐蝕能力,但由于碳化會降低混凝土的堿度,當碳化超過混凝土的保護層時,在水與空氣存在的條件下,破壞鋼筋表面的鈍化膜,使混凝土失去對鋼筋的保護作用,給混凝土中鋼筋銹蝕帶來不利的影響。同時,混凝土碳化還會加劇混凝土的收縮,這些都可能導致混凝土的裂縫和結構的破壞。由此可見,混凝土的碳化對鋼筋混凝土結構的耐久性有很大的影響。
 
混凝土泌水與離析
混凝土在運輸、振搗、泵送的過程中出現粗骨料下沉,水分上浮的現象稱為混凝土泌水。產生泌水的混凝土,表面強度、抗風化和抗侵蝕的能力較差。同時,在混凝土內留下泌水通道,增加了混凝土的滲透性,鹽溶液和水分以及有害物質容易進入混凝土中,使混凝土表面損壞。混凝土表面的水灰比增大,并出現浮漿,在混凝土表面形成返漿層,硬化后強度很低,同時混凝土的耐磨性下降。分層澆注的混凝土受下層混凝土表面泌水的影響,造成混凝土層間結合強度降低并易形成裂縫。
 
混凝土的離析是混凝土拌合物組成材料之間的粘聚力不足以抵抗粗集料下沉,混凝土拌合物成分相互分離,造成內部組成和結構不均勻的現象。通常表現為粗集料與砂漿相互分離,例如密度大的顆粒沉積大拌合物的底部,或者粗集料從拌合物中整體分離出來。離析影響混凝土結構表觀效果,使表面出現砂紋、骨料外露、鋼筋外露等現象。導致混凝土強度大幅度下降,嚴重影響混凝土結構承載籠力,易產生混凝土收縮裂縫,破壞結構的安全性能,并且極大地降低了混凝土抗滲、抗凍等混凝土的耐久性能。


水泥混凝土研究動態
盡管混凝土的發展非常迅速,但其性能與使用要求之間仍存在著差距。美國國家材料顧問局(N M A B)在80年代提出的“美國水泥混凝土研究發展的現狀”報告中,提出了各種用途的混凝土要求改進的性能,其中以抗拉強度、抗折強度、體積穩定性和各種耐久性,如抗凍性、耐溶蝕性、抗沖擊性等最為迫切。此外,高流動性、低滲透率與低熱膨脹系數也需改善。
 
1983年,英國倫敦皇家學會組織國際著名學者討論水泥混凝土工藝問題,提出了9個課題;1984年美國材料研究學會中以高強度水泥材料的發展為主題,討論了若干問題;1986年在巴西召開的第八屆國際水泥化學會議,根據國內外有關混凝土的研究狀況,歸納為:水泥基材中孔結構研究,包括孔隙率、孔徑分布、孔幾何學以及低孔隙學與高孔隙學、低滲透指數、低比重的混凝土研究等方向性課題。

混凝土密封固化劑的誕生
混凝土密封固化劑發明于上世紀40年代的美國,在性能上與之前的水泥混凝土材料相比,具有無比的優越性,它可以很大程度上降低或避免混凝土和耐磨地面的絲狀裂紋,并且大幅度提高混凝土和耐磨地面的抗壓強度和耐磨性。
 
SPR液態混凝土密封固化劑是由無機物、化學活性物質和硅合物組成,是新一代鋰離子水基產品。該產品為無色透明液體材料,使用方便,無色、無臭、無毒、不燃、滲透力強,可永久性密封混凝土,不含VOC成分。該產品通過有效滲透,與混凝土中的游離氧化鈣成分發生復雜的化學反應。在三維空間形成一個網絡結構,產生硬質物質,使得混凝土中的結構更加致密、堅固,毛細孔被有效密封,永久避免了混凝土灰塵從表面空隙中析出。從而得到一個無塵、致密、高強度、高耐磨且具備大理石般光澤的混凝土地面。大大提高混凝土的抗滲、耐磨、凍融循環、硬度等各種性能指標,使用越久光澤度越好。

 
混凝土密封固化劑的作用原理
一旦液態混凝土密封固化劑用于混凝土基質,就會有化學反應發生于無機化合物和氧化鈣之間。該反應的主要產物是硅酸二鈣和硅酸三鈣的混合物,這種混合物與水化合反應,繼而又產生一種叫做水化硅酸鈣或雪硅鈣石膠的化合物。
 
水和水泥最終的加固和粘合主要是由于混凝土石基中出現了雪硅鈣石膠。因此,液態混凝土密封固化劑是通過增加雪硅鈣石膠的濃度來增加混凝土的強度的。另外,液態混凝土密封固化劑還可以增加混凝土的密度,當雪硅鈣石膠在混凝土的氣孔中形成,它生成的晶狀體有效地堵住了混凝土中的真空,減少了水分流動的路徑。因為化學物質是通過穿透石基來腐蝕混凝土的,所以在石基氣孔里有其表面上的不溶解的雪硅鈣石膠能大大增強混凝土的抗化學物質腐蝕能力。除了增加強度和提高抗化學物質腐蝕能力,液態混凝土密封固化劑還能使經過磨光的路面能看起來更加美觀、無暇。當路面以化學方法經過磨光處理的時候,這種有著較高光澤的效果就產生了。該液態混凝土密封固化劑處理過的路面在摩擦和上光時不會起塵。當光照射在不規則表面的時候,光被反射到各個方向。光線的散射使得混凝土表面看上去十分暗啞。在經過液態混凝土密封固化劑的處理后,氣孔都被雪硅石膠填滿,混凝土表面也被打磨得很光滑。當光照射在光滑表面上的時候,就會被反射到同一個方向,所以基面會出現光澤。 
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