低水膠比混凝土的抗硫酸鹽侵蝕試驗研究

\o"低水膠比混凝土的抗硫酸鹽侵蝕試驗研究"低水膠比混凝土的抗硫酸鹽侵蝕試驗研究1試驗

1．1原材料及配合比

湖南湘鄉(xiāng)水泥廠生產(chǎn)的韶峰牌P．0．42．5級水泥；湖南湘潭電廠生產(chǎn)的超細粉煤灰，其物理性質(zhì)見表1，化學(xué)成分見表2；貴州遵義硅鐵合金廠生產(chǎn)的微硅灰，化學(xué)成分見表2；湖南湘江產(chǎn)中砂；湖南湘潭市郊產(chǎn)5～20mm石灰石碎石，壓碎指標為7．7％；上?；ㄍ趸瘜W(xué)有限公司生產(chǎn)的邁地?00萘系高效減水劑；混凝土配合比見表3。

1．2試驗方法

制作100mmxl00mmx400mm的立方體試件，采用在飽和Na2SO4溶液中長期浸泡和干濕循環(huán)對比的方法，測定試件的相對動彈性模量變化(見公式1)，以相對動彈性模量的比值來表征混凝土抗硫酸鹽鹽結(jié)晶侵蝕系數(shù)(見公式2)。

相對動彈性模量的計算式為：

p=f2/f02x100(1)

式中：p為試件在飽和Na2S04溶液中干濕循環(huán)n次或長期浸泡n天的相對動彈性模量百分比；fn為試件在飽和Na2SO4溶液中干濕循環(huán)n次或長期浸泡n天的基準頻率，KHz；f0為試件開始在飽和Na2SO4溶液中干濕循環(huán)或長期浸泡前的基準頻率(初始頻率)，KHz。

混凝土抗鹽結(jié)晶侵蝕系數(shù)按公式(2)計算：

kn=pn(GS)/pn(YS)×100(2)

式中：kn混凝土的抗鹽結(jié)晶物理侵蝕系數(shù)百分比；pn(GS)、Pn(YS)分別為試件在飽和Na2SO4溶液中干濕循環(huán)N次或長期浸泡n天的相對動彈性模量百分比。

3結(jié)果及探討

表4、表5為各系列混凝土試件強度試驗結(jié)果、混凝土試件在鹽水中浸泡或鹽溶液中干濕循環(huán)的相對動彈模量測試結(jié)果。圖1、圖2、圖3為混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗結(jié)果。

3．1粉煤灰混凝土抗鹽結(jié)晶侵蝕性能

粉煤灰摻量為15％～35％的混凝工試件在飽和Na2SO4鹽溶液中浸泡及飽和Na2SO4鹽溶液中干濕循環(huán)，其相對動彈模量隨試件浸泡時間或干濕循環(huán)次數(shù)變化的試驗結(jié)果見表6。從試驗結(jié)果中可以看出，在飽和Na2SO4溶液中浸泡，粉煤灰等量取代15％～35％的水泥制備的混凝土試件的相對動彈性模量均有一個不同幅度的上升，但是單摻粉煤灰的混凝土相對動彈性模量的增加幅度并不隨著粉煤灰摻量的變化而呈單方向改變。內(nèi)摻25％粉煤灰的混凝土在Na2SO4溶液中浸泡上升的幅度最小，而內(nèi)摻35％粉煤灰的混凝土在Na2SO4溶液中浸泡上升的幅度最大。這是由于動彈性模量的增長由未水化水泥的繼續(xù)水化及粉煤灰的二次水化反應(yīng)共同作用的結(jié)果。與對比組A3試件相比，摻粉煤灰的混凝土相對動彈性模量增長比對比空白組A3試件的相對動彈性模量增長幅度大?？瞻谆炷良皳?5％粉煤灰的混凝土試件，浸泡至70d時，相對動彈性模量呈現(xiàn)出下降的跡象。單摻粉煤灰的混凝土在鹽溶液中干濕循環(huán)相對動彈性模量經(jīng)歷了先增力口后降低的過程。這應(yīng)歸因于粉煤灰的火山灰活性受到硫酸鹽的激發(fā)發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成更多數(shù)量的凝膠體密實混凝土[1]。隨著粉煤灰摻量的增加，混凝土的滲透性降低，滲入的硫酸鹽數(shù)量減少且部分被粉煤灰的二次水化反應(yīng)所消耗。在二者的共同作用下，摻粉煤灰的混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力提高，見圖1所示。

3．2硅灰混凝土抗鹽結(jié)晶侵蝕性能

硅灰是一種火山灰活性高的礦物摻合料，主要由顆粒極細的非晶態(tài)Si02所組成。硅灰的摻入能夠顯著提高新拌混凝土的粘聚性，減少泌水和防止混凝土離析，改善混凝土的微細觀結(jié)構(gòu)，提高混凝土的強度，增加其抗腐蝕能力和耐久性[2]。從表了的試驗數(shù)據(jù)可知，內(nèi)摻5％和10％硅灰的混凝土Na2SO4鹽溶液中浸泡相對動彈性模量最大分別增長了2．3％和1．9％，比普通混凝土2．8％的增長分別降低?7．9％和32．?％；在Na2S04鹽溶液中干濕循環(huán)，內(nèi)摻5％和?0％硅灰的混凝土的相對動彈性模量最大增長分別為7．9％和0．7％，比普通混凝土3．7％的增長分別降低48．6％和81．1％。摻硅灰的混凝土相對動彈性模量在10～20次循環(huán)后即出現(xiàn)下降的趨勢，且摻10％硅灰的混凝土試件的動彈性模量在10次干濕循環(huán)后即出現(xiàn)轉(zhuǎn)折?？疾旎炷料鄬訌椥阅Ａ康牡淖兓瑑?nèi)摻5％和10％硅灰的混凝土試件在飽和Na2SO4溶液中浸泡和干濕循環(huán)，相對動彈性模量變化似乎更由滲透性所決定。一方面，由于內(nèi)摻硅灰對混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的改善，使得混凝土具有良好的抗?jié)B透能力，能夠阻止Na2SO4溶液的滲入。另一方面，硅灰具有高的火山灰活性，與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)，迅速反應(yīng)，加快了水泥水化反應(yīng)的進程和提高水化反應(yīng)程度，混凝土內(nèi)無大量的Ca(OH)2，在侵蝕過程中不能生成大量的石膏，并進一步生成鈣礬石。內(nèi)摻10％硅灰的混凝土具有極低的滲透性和高強度，具有良好的抗硫酸鹽鹽結(jié)晶侵蝕性能見圖2。

3．2粉煤灰與硅灰復(fù)合雙摻混凝土抗鹽結(jié)晶侵蝕性能

硅灰、粉煤灰與水泥三種不同粒徑的顆?；旌?，能夠顯著改善膠凝材料的顆粒級配，形成致密的堆積體系[2-5]。粉煤灰、硅灰兩種礦物摻合料在火山灰活性方面具有優(yōu)勢互補，使得混凝土在早期強度和后期強度均能夠保持較高的強度增長潛力。在飽和Na2S04溶液中浸泡，10％SF+25％FA試件比5％SF+25％FA試件的相對動彈性模量增長幅度略小。雙摻粉煤灰與硅灰的混凝土較之內(nèi)摻10％的硅灰混凝土和未摻礦物摻合料的空白混凝土的相對動彈性模量增長大，較之單摻25％粉煤灰的混凝土相對動彈性模量的增長小。5％SF+25％FA試件相對動彈性模量最大增長為3．2％，而10％SF+25％FA試件相對動彈性模量的最大增長為2．9％。以上規(guī)律充分說明，雙摻粉煤灰與硅灰的混凝土在飽和Na2SO4溶液中的強度增長是未水化水泥顆粒的繼續(xù)水化、粉煤灰的二次火山灰反應(yīng)及化學(xué)侵蝕綜合作用的結(jié)果。在飽和Na2SO，溶液中干濕循環(huán)，復(fù)合系列的相對動彈性模量的增長類似于在飽和Na2SO4溶液中浸泡，但是摻礦物摻合料的混凝土由于具有較低的孔隙率，容鹽性較差，在干濕循環(huán)10—20次左右就出現(xiàn)相對動彈性模量由增長轉(zhuǎn)變成下降階段，比未摻礦物摻合料的A3試件的30次干濕循環(huán)大大提前。與上升階段不同的是，在摻礦物摻合料的混凝土中，單摻25％粉煤灰的混凝土相對動彈性模量迅速下降，而單摻?0％硅灰及雙摻粉煤灰與硅灰的混凝土下降平緩。對比混凝土在Na2SO4溶液中浸泡及干濕循環(huán)的試驗結(jié)果，見圖3。粉煤灰與硅灰雙摻的混凝土抗鹽結(jié)晶侵蝕系數(shù)曲線下降十分平緩，具有較好的抗硫酸鹽巖結(jié)晶侵蝕能力。粉煤灰與硅灰雙摻能夠改善混凝土的細觀結(jié)構(gòu)，形成更多、更穩(wěn)定C／S比的C-S-H凝膠，增加密實性[4]。使得混凝土具有較高的強度和較強的抗?jié)B透能力，能夠有效地防止侵蝕介質(zhì)的入侵，因而具有高強、高耐久性能。

4結(jié)論

低水膠比條件下，摻加一定比例的礦物摻和料可以大大提高混凝土抗硫酸鹽侵蝕的能力。超細粉煤灰取代15％—35％水泥，粉煤灰混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力隨粉煤灰摻量增加而提高。硅灰取代5％-10％水泥，；昆凝土抗硫酸鹽侵蝕能力提高，但僅內(nèi)摻10％硅灰的混凝土具有足夠高的抗鹽結(jié)晶侵蝕能力。5％～10％硅灰與15％—35％粉煤灰可以進一步改善混凝土強度發(fā)展內(nèi)部結(jié)構(gòu)，雙摻粉煤灰與硅灰的混凝土具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能。

參考文獻：

[1]ACICommittee234．GuidefortheuseO十silicafumeinconcrete．ACl234RN96．

[2]龍湘敏，謝友均，劉寶舉．超細粉煤灰在低水膠比漿體中的密實填充作用．混凝土，2002，146(3)：38～41．

[3]謝友均，劉寶舉，龍廣成．水泥復(fù)合膠凝材料體系密實填充性能研究．硅酸鹽學(xué)報，2001，29(6)：572-517．

[4]肖佳，周士