摻合料混凝土抗硫酸鹽性能及評價方法

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混凝土抗硫酸鹽腐蝕能力的影響。試驗結(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度比兩項指標能較準確的評價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; 抗壓強度比; 混凝土

中圖分類號: TU528. 01　　文獻標識碼:A　　文章編號: 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,迫切要求對混凝土的長期性能進行深入研究。特別是當前國家西部大開發(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,這是一個復(fù)雜的物理化學過程,這個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,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,混凝土還會處于干濕循環(huán)環(huán)境狀態(tài),使實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, 混凝土破壞的機理也有所差異[ 2, 3, 4, 5 ] 。

1　試驗

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,化學成分見表1。粗骨料采用南泉5～20 mm連續(xù)級配的石灰石碎石,表觀密度為2 700 kg/m3。細骨料采用簡陽河砂,細度模數(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　試驗方法

試驗采用相同水膠比,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。
　　　　　　　　

由于我國目前尚無混凝土抗硫酸鹽腐蝕的標準測度的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,在同齡期時摻入濃度,測試侵蝕試件和基準試件的抗折、抗壓強度以及硅灰時的砂漿膨脹值明顯低于礦渣與粉煤灰,結(jié)合硫膨脹值。試驗分別從水中標準養(yǎng)護3d 后開始侵蝕。酸鹽腐蝕的破壞機理,我們可以認為,在試驗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為:硅齡期時,各取一組進行抗折與抗壓強度試驗,測試抗折灰>礦渣>粉煤灰。強度比與抗壓強度比,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可的混凝土硫酸鹽腐蝕的測試方法以及相應(yīng)的評價方式,結(jié)合硫酸鹽腐蝕破壞的特點和本課題研究的系列測試結(jié)果,認為,由于硫酸鹽腐蝕至混凝土破壞的周期較長,采用測定混凝土中砂漿的膨脹值的變化最準確,并且可以看出混凝土膨脹值與腐蝕具有良好的相關(guān)性,同時也可以推測出混凝土受其腐蝕的程度;當采用測定抗壓強度的損失時, 在試件破壞之前,也可以看出變化趨勢,但效果不明顯;當采用抗折強度比時,在試件腐蝕破壞之前,基本看不出其變化規(guī)律,且在測試過程中現(xiàn)所測試件的離散性較大,很難準確的評價混凝土抗硫酸鹽的腐蝕能力。

3　結(jié)論

1) 在試驗研究的摻合料中,提高混凝土的抗硫酸
2) 在選擇混凝土受硫酸鹽腐蝕的測試方法時,如測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,采用抗壓強度比和抗折強度比評價抗腐蝕能力時,在180 d 前抗壓強度比可出現(xiàn)比1. 00 小的系數(shù),但抗折強度比則基本未出現(xiàn)比1. 00 小的系數(shù),且在測試過程中發(fā)現(xiàn),測定抗折強度的離散性大,不易控制。為了對在建混凝土結(jié)構(gòu)工程具有實際指導(dǎo)意義,建議采用混凝土砂漿膨脹值和抗壓強度比兩項指標進行綜合評定。

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