摻合料混凝土抗硫酸鹽性能及評(píng)價(jià)方法

摘要:研究了硅灰、礦渣微粉和粉煤灰三種常用礦物摻合料對(duì)混凝土抗硫酸鹽腐蝕能力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:三種礦物摻合料均可改善混凝土的抗硫酸鹽腐蝕能力,作用效率由高至低依次為:硅灰>礦渣>粉煤灰;摻合料混凝土中砂漿膨脹值發(fā)展與混凝土硫酸鹽腐蝕程度有良好相關(guān)性,采用混凝土中砂漿的膨脹值和抗壓強(qiáng)度比兩項(xiàng)指標(biāo)能較準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)混凝土抗硫酸鹽腐蝕的能力。

關(guān)鍵詞:礦物摻合料; 硫酸鹽腐蝕; 砂漿膨脹值; 抗壓強(qiáng)度比; 混凝土

中圖分類號(hào): TU528. 01　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A　　文章編號(hào): 1006 - 7329 (2006) 04 - 0118 - 03

　　隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展,現(xiàn)代混凝土工程正朝著大跨、高層、重載方向發(fā)展,并要求在惡劣的環(huán)境條件下使用較長(zhǎng)年限,但是,混凝土材料非常復(fù)雜,工程破壞的原因多種多樣,迫切要求對(duì)混凝土的長(zhǎng)期性能進(jìn)行深入研究。特別是當(dāng)前國(guó)家西部大開發(fā)的戰(zhàn)略部署,很多基礎(chǔ)設(shè)施諸如橋梁、涵洞、大壩、公路建設(shè)正在或即將建設(shè),確保及盡可能延長(zhǎng)其壽命至關(guān)重要[ 1 ] 。

SO4 2 - 由外界滲入到混凝土結(jié)構(gòu),使混凝土性能逐漸劣化,這是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程,這個(gè)過程受較多因素影響,主要包括內(nèi)因和外因,其中內(nèi)因有混凝土的水灰比、孔隙率、水泥品種和用量、骨料品種及外加劑,外因是混凝土所產(chǎn)處的硫酸鹽侵蝕環(huán)境特點(diǎn),如陽離子類型、SO4 2 - 濃度、溶液溫度以及侵蝕溶液的pH 值等。內(nèi)因可以通過影響混凝土的密實(shí)度、水化鋁酸鈣和Ca (OH) 2 含量來影響硫酸鹽侵蝕;而外因主要是通過影響硫酸鹽反應(yīng)的發(fā)生條件和機(jī)理影響混凝土的劣化速度,由于環(huán)境中的SO4 2 - 濃度、溫度和pH不同, 若水位有變動(dòng),混凝土還會(huì)處于干濕循環(huán)環(huán)境狀態(tài),使實(shí)際工程中混凝土受硫酸鹽破壞的形態(tài)也不同。此外,隨著侵蝕溶液的pH值和環(huán)境溫度和條件的不同, 混凝土破壞的機(jī)理也有所差異[ 2, 3, 4, 5 ] 。

1　試驗(yàn)

1. 1　原材料

水泥采用重慶騰輝地維水泥有限公司生產(chǎn)的P. O. 32. 5R水泥。摻合料采用磨細(xì)的重慶珞璜電廠的粉煤灰,重慶環(huán)亞建材廠生產(chǎn)的S95級(jí)礦渣粉,貴州鐵合金廠生產(chǎn)的硅灰,比表面積分別為470 m2 /kg、425 m2 /kg、20 000 m2 /kg,化學(xué)成分見表1。粗骨料采用南泉5～20 mm連續(xù)級(jí)配的石灰石碎石,表觀密度為2 700 kg/m3。細(xì)骨料采用簡(jiǎn)陽河砂,細(xì)度模數(shù)為2. 4,表觀密度為2 710 kg/m3。外加劑采用重慶江韻外加劑廠生產(chǎn)的JY - 1泵送劑,推薦摻量為1. 5%。

1. 2　試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用相同水膠比,研究不同礦物摻合料在不同摻量下的混凝土抗硫酸鹽腐蝕的能力,混凝土配合比見表2。
　　　　　　　　

由于我國(guó)目前尚無混凝土抗硫酸鹽腐蝕的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)度的Na2 SO4 溶液濃度為20% , 減少砂漿的膨脹值,且效果較為明顯,從150 d 的測(cè)試浸泡溫度分別為20 ℃、40 ℃、60 ℃,在試件浸泡的最結(jié)果看,與普通混凝土砂漿相比,采用硅灰的膨脹值可初的14 d, 每天調(diào)節(jié)溶液的pH =7,14 d 后每隔3d 調(diào)降至25% , 采用礦渣的膨脹值可降至52% , 采用粉煤節(jié)一次溶液的pH, 每隔7d 調(diào)節(jié)一次Na2 SO4 溶液的灰的膨脹值可降至64% , 相比之下,在同齡期時(shí)摻入濃度,測(cè)試侵蝕試件和基準(zhǔn)試件的抗折、抗壓強(qiáng)度以及硅灰時(shí)的砂漿膨脹值明顯低于礦渣與粉煤灰,結(jié)合硫膨脹值。試驗(yàn)分別從水中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3d 后開始侵蝕。酸鹽腐蝕的破壞機(jī)理,我們可以認(rèn)為,在試驗(yàn)研究的摻之后各系列砂漿經(jīng)水中、硫酸鈉溶液中每浸泡到規(guī)定合料中,提高混凝土的抗硫酸鹽腐蝕的依次順序?yàn)?硅齡期時(shí),各取一組進(jìn)行抗折與抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),測(cè)試抗折灰>礦渣>粉煤灰。強(qiáng)度比與抗壓強(qiáng)度比,以及膨脹率作為抵抗侵蝕破壞能力的判據(jù)。

　　由于目前尚無被廣泛認(rèn)可的混凝土硫酸鹽腐蝕的測(cè)試方法以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)方式,結(jié)合硫酸鹽腐蝕破壞的特點(diǎn)和本課題研究的系列測(cè)試結(jié)果,認(rèn)為,由于硫酸鹽腐蝕至混凝土破壞的周期較長(zhǎng),采用測(cè)定混凝土中砂漿的膨脹值的變化最準(zhǔn)確,并且可以看出混凝土膨脹值與腐蝕具有良好的相關(guān)性,同時(shí)也可以推測(cè)出混凝土受其腐蝕的程度;當(dāng)采用測(cè)定抗壓強(qiáng)度的損失時(shí), 在試件破壞之前,也可以看出變化趨勢(shì),但效果不明顯;當(dāng)采用抗折強(qiáng)度比時(shí),在試件腐蝕破壞之前,基本看不出其變化規(guī)律,且在測(cè)試過程中現(xiàn)所測(cè)試件的離散性較大,很難準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)混凝土抗硫酸鹽的腐蝕能力。

3　結(jié)論

1) 在試驗(yàn)研究的摻合料中,提高混凝土的抗硫酸
2) 在選擇混凝土受硫酸鹽腐蝕的測(cè)試方法時(shí),如測(cè)定混凝土中砂漿膨脹值發(fā)展,可發(fā)現(xiàn)與混凝土硫酸鹽腐蝕程度有良好的相關(guān)性,采用抗壓強(qiáng)度比和抗折強(qiáng)度比評(píng)價(jià)抗腐蝕能力時(shí),在180 d 前抗壓強(qiáng)度比可出現(xiàn)比1. 00 小的系數(shù),但抗折強(qiáng)度比則基本未出現(xiàn)比1. 00 小的系數(shù),且在測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn),測(cè)定抗折強(qiáng)度的離散性大,不易控制。為了對(duì)在建混凝土結(jié)構(gòu)工程具有實(shí)際指導(dǎo)意義,建議采用混凝土砂漿膨脹值和抗壓強(qiáng)度比兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定。

參考文獻(xiàn):

[1] 　王媛俐. 重點(diǎn)工程混凝土耐久性的研究與工程應(yīng)〔M 〕. 北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社, 2000.

[2] 　RaphaelTixier. ModelingofDamage in cement-basedmaterialssubjectedtoexternal sulphate attack. Ⅱ: Comparision with experiments 〔J〕. Journal ofMarterials in Civil Engineering, 2003: 314 -322.

[3] 　Jacob, Blaustein, Ben -Gurion. Stability of silica concrete based on quartz bond in water, sodium sulphate, and sul2 phuric acid solutions 〔J 〕. British Ceramic Transactions, 2001, 100 (3) : 129 -133.

[4] 　Sundara Raj,A. ; Srinivasan, S. ; Ganesh Babu, K,. Effect of magnesium and sulphate ions on the sulphate resistance of blended cements in low and medium -strength concretes 〔J〕. Advances in Cement Research, 2005, 17 (2) : 47 -55.

[5] 　Gutt,W. H. ,Russell,A. D. Blastfurnace slag as coarse aggregate for concrete stored in sulphate solutions for 22 years J〕.MagazineofConcreteResearch,1989,41 (146):33 39.

[6] 　葉建雄. 礦物摻合料對(duì)混凝土氯離子滲透擴(kuò)散性研究〔J〕. 重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào), 2005, 27 (3) : 89 -92.