凍融循環(huán)作用下鹽分混凝土耐久性影響的試驗(yàn)研究

第6卷　第21期　2006年11月 1671-1815(2006)21-3512-04　 科　學(xué)　技　術(shù)　與　工　程 sciencetechnologyandengineering 　vo.l6　no.21　nov.2006 c　2006　sc.itech.engng. 再生混凝土耐久性的試驗(yàn)研究 ⅰ.再生混凝土的凍融循環(huán)試驗(yàn) 崔正龍 1 　大芳賀義喜 2 　北遷政文 3 　田中禮治 2 (遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院1,阜新123000; 東北工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)科,日本,仙臺(tái)9828577;宮城縣農(nóng)業(yè)短期大學(xué)農(nóng)業(yè)土木科3,日本,仙臺(tái),9820215) 摘　要　在實(shí)驗(yàn)室預(yù)制c20普通混凝土,28d后用破碎機(jī)將其破碎篩選調(diào)配制成再生粗骨料與細(xì)骨料,以此再生骨料100% 替代天然碎

通過3.5%nacl溶液、5%na2so4溶液、3.5%nacl+5%na2so4復(fù)合溶液以及模擬海水進(jìn)行干濕循環(huán)腐蝕試驗(yàn),研究干濕循環(huán)條件下,不同腐蝕溶液中混凝土超聲波傳播速度的變化規(guī)律,通過xrd、ct分析混凝土在不同腐蝕環(huán)境下的損傷劣化機(jī)理。結(jié)果表明:干濕循環(huán)顯著加速了混凝土的劣化過程;對(duì)于不配筋混凝土,氯鹽的腐蝕較弱,只有干濕循環(huán)作用下f0組發(fā)生明顯劣化;在氯鹽和硫酸鹽共存環(huán)境下,硫酸根的存在加速了氯離子對(duì)混凝土的腐蝕;模擬海水的腐蝕速度最快;f30s30組混凝土在腐蝕環(huán)境下生成物主要有鈣礬石、f鹽和石膏等,在氯鹽和硫酸鹽共同腐蝕條件下,沒有發(fā)現(xiàn)f鹽的存在。

通過混凝土抗凍性能試驗(yàn),對(duì)保溫混凝土(tic)進(jìn)行氯鹽侵蝕與凍融循環(huán)耦合作用下的耐久性能研究。本文以質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5%的氯化鈉溶液為凍融介質(zhì),對(duì)保溫混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量、質(zhì)量損失率、抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度及氯離子侵蝕情況進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明:氯鹽侵蝕加劇了凍融循環(huán)的破壞程度,250次凍融循環(huán)后tic的相對(duì)動(dòng)彈性模量降低至60%以下。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,tic的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度與凍融次數(shù)呈線性關(guān)系。氯鹽侵蝕與凍融循環(huán)耦合作用下,tic中氯離子擴(kuò)散規(guī)律滿足fick第二定律。

通過混凝土抗凍性能試驗(yàn),對(duì)保溫混凝土(tic)進(jìn)行氯鹽侵蝕與凍融循環(huán)耦合作用下的耐久性能研究.本文以質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5％的氯化鈉溶液為凍融介質(zhì),對(duì)保溫混凝土的相對(duì)動(dòng)彈性模量、質(zhì)量損失率、抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度及氯離子侵蝕情況進(jìn)行了測(cè)試分析.結(jié)果表明:氯鹽侵蝕加劇了凍融循環(huán)的破壞程度,250次凍融循環(huán)后tic的相對(duì)動(dòng)彈性模量降低至60％以下.隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,tic的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度與凍融次數(shù)呈線性關(guān)系.氯鹽侵蝕與凍融循環(huán)耦合作用下,tic中氯離子擴(kuò)散規(guī)律滿足fick第二定律.

采用c45、c80混凝土試塊，預(yù)壓使得試塊出現(xiàn)裂紋，然后測(cè)定劣化試塊的氯離子擴(kuò)散系數(shù)，以及加速腐蝕試驗(yàn)測(cè)定試塊內(nèi)鋼筋銹蝕面積比和銹蝕失重率。經(jīng)60％～90％極限壓力預(yù)壓后的試塊，表面分別產(chǎn)生0．02-0．1mm微細(xì)裂紋和0．1～0．5mm粗裂紋，測(cè)得此混凝土試塊氯離子擴(kuò)散系數(shù)增加15％-28％、70％～90％，經(jīng)歷25次3．5％nacl溶液浸泡4d轉(zhuǎn)60℃烘箱烘干3d為一次循環(huán)的加速腐蝕試驗(yàn)后，鋼筋銹跡率增加50％以上，銹蝕失重率提高到1．6～2．2倍，耐久性能顯著降低。摻加鋼筋阻銹劑能夠降低銹跡率和失重率，但當(dāng)裂紋較寬時(shí)保護(hù)效果同樣有所降低。

研制出滿足國(guó)家建筑節(jié)能規(guī)范的新型結(jié)構(gòu)材料,是目前我國(guó)最主要的任務(wù)。在我國(guó)的基本建設(shè)中,應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式就是混凝土結(jié)構(gòu)。但是,一些普通的混凝土在惡劣的條件之下往往會(huì)由于沒有較好的耐久性而導(dǎo)致自身剝落、損傷甚至是破壞,因此,通過對(duì)混凝土的深度分析,要有針對(duì)性的來提高混凝體的耐久性,所以,要想使我國(guó)的建筑行業(yè)能夠得到更好的發(fā)展,減少工程建筑的成本損失,就要發(fā)展綠色環(huán)保的高性能耐久的混凝土。

針對(duì)清水混凝土作為飾面直接暴露于自然環(huán)境中的特點(diǎn),對(duì)混凝土的耐久性能提出了更高的要求,通過對(duì)比試驗(yàn),經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的收集、整理和分析,找出了清水混凝土在不同配合比下其耐久性的差異,對(duì)施工中原材料的選取及技術(shù)措施的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

針對(duì)綠色混凝土的耐久性問題,在分析混凝土耐久性主要影響因素的基礎(chǔ)上,研討粉煤灰這一特殊摻料的性能和特點(diǎn),并選取相應(yīng)的材料開展綠色混凝土強(qiáng)度、和易性、耐久性與經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn),根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得出綠色混凝土不僅工作性良好,而且還有很高的后期強(qiáng)度與安全儲(chǔ)備,尤其是耐久性方面有著普通混凝土無法比擬的優(yōu)勢(shì);粉煤灰是綠色混凝土首選優(yōu)質(zhì)摻料等結(jié)論.

目前,我國(guó)最主要的任務(wù)是研究能夠滿足國(guó)家建筑節(jié)能規(guī)范的新型結(jié)構(gòu)材料。在我國(guó)基本建設(shè)中,混凝土結(jié)構(gòu)是使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)形式。但是一些普通的混凝土,在惡劣環(huán)境下,由于缺少較好的耐久性,很容易出現(xiàn)自身損傷等問題,最終導(dǎo)致其破壞。所以,針對(duì)混凝土進(jìn)行深度的分析,主要是針對(duì)混凝土本身的耐久性。因此,希望通過本文的試驗(yàn)研究,能夠?qū)Ω咝阅芑炷恋哪途眯杂谢镜牧私?能夠找到耐久性受到影響的主要因素,最終為耐久性試驗(yàn)的進(jìn)行奠定良好的基礎(chǔ)條件。

為研究風(fēng)積粉細(xì)砂混凝土與普通混凝土的抗凍性能差異,以普通混凝土為參照,制備相同配合比的立方體試塊和棱柱體試塊,在相同條件下進(jìn)行0、10、25、40、50次的凍融循環(huán)試驗(yàn).分析凍融循環(huán)條件下粉細(xì)砂混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度及質(zhì)量損失隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律.試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著凍融次數(shù)的增加,粉細(xì)砂混凝土的強(qiáng)度損失和質(zhì)量損失均高于相同配合比的普通混凝土.粉細(xì)砂混凝土抗壓強(qiáng)度損失率隨著砂率的增加先減小后增大,質(zhì)量損失率隨著砂率的增加而減小.

采用海水熱雨循環(huán)90次、海水浸泡90d2種試驗(yàn)條件對(duì)比研究了4種混凝土的強(qiáng)度、擴(kuò)散系數(shù)、電通量和鋼筋腐蝕電位等性能變化。結(jié)果表明：經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣抗壓強(qiáng)度較海水浸泡90d的高，摻加阻銹劑降低混凝土試樣的強(qiáng)度；經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣擴(kuò)散系數(shù)較標(biāo)樣28d試樣提高，但電通量降低，海水浸泡90d試樣擴(kuò)散系數(shù)和電通量均較28d試樣降低，c30級(jí)試驗(yàn)擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)較c50級(jí)高，摻加阻銹劑提高混凝土試樣的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)；經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較標(biāo)樣28d試樣降低，海水浸泡90d試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較28d試樣降低，但高于熱雨循環(huán)90次試樣，c30級(jí)混凝土試樣鋼筋腐蝕電位下降幅度較大，個(gè)別試樣內(nèi)鋼筋發(fā)生點(diǎn)蝕，摻加阻銹劑提高試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位。

采用海水熱雨循環(huán)90次、海水浸泡90d2種試驗(yàn)條件對(duì)比研究了4種混凝土的強(qiáng)度、擴(kuò)散系數(shù)、電通量和鋼筋腐蝕電位等性能變化。結(jié)果表明:經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣抗壓強(qiáng)度較海水浸泡90d的高,摻加阻銹劑降低混凝土試樣的強(qiáng)度;經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣擴(kuò)散系數(shù)較標(biāo)樣28d試樣提高,但電通量降低,海水浸泡90d試樣擴(kuò)散系數(shù)和電通量均較28d試樣降低,c30級(jí)試驗(yàn)擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)較c50級(jí)高,摻加阻銹劑提高混凝土試樣的擴(kuò)散系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù);經(jīng)熱雨循環(huán)90次試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較標(biāo)樣28d試樣降低,海水浸泡90d試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位較28d試樣降低,但高于熱雨循環(huán)90次試樣,c30級(jí)混凝土試樣鋼筋腐蝕電位下降幅度較大,個(gè)別試樣內(nèi)鋼筋發(fā)生點(diǎn)蝕,摻加阻銹劑提高試樣內(nèi)鋼筋腐蝕電位。

混凝土作為重要的土木工程材料,在現(xiàn)代建筑中運(yùn)用的越來越廣泛,其耐久性研究也得到越來越多的重視,凍融循環(huán)可以造成混凝土的凍融損傷進(jìn)而影響混凝土的耐久性能,不僅可以導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面混凝土脫落,影響結(jié)構(gòu)的使用功能和外觀,更嚴(yán)重的是使混凝土的強(qiáng)度降低,使構(gòu)件承載力降低,主要對(duì)不同等級(jí)的混凝土試塊進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn),通過力學(xué)性能試驗(yàn)研究?jī)鋈谘h(huán)對(duì)混凝土耐久性的影響,為混凝土耐久性研究提供依據(jù)。

分析了杭州地區(qū)酸雨污染的現(xiàn)狀和變化趨勢(shì),調(diào)查研究了杭州酸雨環(huán)境對(duì)混凝土耐久性的影響。認(rèn)為杭州酸雨環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)為中等侵蝕及強(qiáng)侵蝕作用,酸雨會(huì)導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)白霜,粗骨料外露等外觀破損,加速結(jié)構(gòu)中性化,嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)期壽命。

對(duì)采用阻銹劑進(jìn)行表面處理的低強(qiáng)度混凝土(c10、c15、c20)試件的耐久性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:在混凝土表面涂抹阻銹劑后,阻銹劑能有效地阻止了二氧化碳在混凝土中的擴(kuò)散,提高了低強(qiáng)度混凝土的抗碳化能力。在混凝土表面涂抹阻銹劑后,強(qiáng)度等級(jí)較低的混凝土抗碳化能力提高值要大于強(qiáng)度等級(jí)較高的混凝土;即使在混凝土強(qiáng)度較低的情況下,阻銹劑也能有效地阻止氯離子的滲透,提高低強(qiáng)度混凝土抗氯離子滲透能力;在混凝土表面涂刷阻銹劑后,對(duì)低強(qiáng)度的混凝土的抗銹蝕也有一定作用,混凝土強(qiáng)度越高,效果越好。在低強(qiáng)度混凝土表面涂刷阻銹劑后,也能有效降低鋼筋的銹蝕量,對(duì)低強(qiáng)度混凝土中的鋼筋起到了有效地保護(hù)作用。這些研究成果可為低強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)估提供一定的參考。

newbuildingmaterials 輕骨料混凝土由于孔隙率大、低密度，抗凍、保溫性好，近 些年被廣泛使用[1]。粉煤灰作為水泥混凝土中的一個(gè)組分，能 提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性，還能保證混凝土外觀質(zhì)量，同時(shí) 環(huán)保又節(jié)約水泥，降低工程造價(jià)，是水泥混凝土持續(xù)發(fā)展的方 向，有廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)不同粉煤灰摻量下輕骨料混凝 土的耐久性進(jìn)行研究，為輕骨料混凝土的發(fā)展提供依據(jù)。 1試驗(yàn)概況 1.1原材料 水泥：蒙西p·o42.5水泥，其物理性能見表1，化學(xué)組成 見表2。 粉煤灰：呼和浩特金橋電廠ⅰ級(jí)粉煤灰（≤45μm顆粒占 97.26%），比表面積為651m2/kg，化學(xué)組成見表2。 表1水泥的性能指標(biāo) 表2水泥與粉煤灰的化學(xué)組成% 粗骨料：內(nèi)蒙古錫林浩特市浮石輕骨料，其物理性能見表 3。試驗(yàn)中將浮石輕骨料磨細(xì)，過80μm篩，收集篩余物，進(jìn)行 xrd分析。圖1（a

粉煤灰對(duì)混凝土耐久性影響的分析與試驗(yàn)研究——從堿集料反應(yīng)、孔隙率、自由收縮、約束條件下抵抗開裂、混凝土強(qiáng)度等方面系統(tǒng)地分析了粉煤灰對(duì)混凝土耐久性的影響，表明了保證混凝土的耐久性是延長(zhǎng)混凝土壽命的重要因素之一?！　?/p>

1 硫酸鹽對(duì)混凝土耐久性的影響 姓名： 學(xué)號(hào)： 2 內(nèi)容摘要 混凝土硫酸鹽侵蝕，一直是混凝土耐久性研究中的重要組成部分，隨著西部 大開發(fā)的進(jìn)行，對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕的要求越來越迫切，雖然已經(jīng)有許多檢測(cè) 方法、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和模型，但到目前為止我國(guó)還沒有一種方法能快速而真實(shí)的揭示 混凝土硫酸侵蝕的機(jī)理。因此，對(duì)抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法進(jìn)行全面深入的研究就 顯得非常迫切。本文簡(jiǎn)要介紹了對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕問題的國(guó)內(nèi)外的研究背景與 研究現(xiàn)狀，深入研究了硫酸鹽作用下混凝土的侵蝕機(jī)理以及影響因素，介紹了實(shí) 驗(yàn)室研究硫酸鹽作用下混凝土耐久性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法以及防止或減輕混凝土硫 酸鹽侵蝕的方法。 關(guān)鍵詞：混凝土硫酸鹽耐久性侵蝕機(jī)理影響因素實(shí)驗(yàn)方法防治措施 abstract theconcretesulfateattack,hasalwaysbeenanimportant

引氣劑是常用的混凝土外加劑之一,許多文獻(xiàn)表明摻加引氣劑不僅能夠改善混凝土的工作性,而且還能夠提高混凝土的耐久性,增加混凝土的使用壽命,特別是在易侵蝕、凍融的環(huán)境中。本文對(duì)摻加引氣劑混凝土的氯離子抗?jié)B性指標(biāo)和混凝土抗凍性指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研究結(jié)果表明:摻加引氣劑可有效提高混凝土的耐久性。

以煤矸石替代部分碎石、粉煤灰和礦渣替代部分水泥配制煤矸石混凝土,采用正交試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了耐久性的研究,分析了經(jīng)硫酸鹽侵蝕后抗壓強(qiáng)度損失值、滲透系數(shù)及其凍融后彈性模量損失值3個(gè)指標(biāo),試驗(yàn)表明,粉煤灰的影響因素要大于礦渣的影響因素。通過極差分析法與功效系數(shù)法得出了煤矸石混凝土耐久性的優(yōu)方案是相同的,即煤矸石混凝土的耐久性優(yōu)方案是煤矸石替代碎石量30%、粉煤灰替代水泥量20%、礦渣替代水泥量15%。同時(shí)建立了硫酸鹽侵蝕后抗壓強(qiáng)度損失值與凍融后彈性模量損失值之間的線性關(guān)系,這對(duì)預(yù)測(cè)、控制和改善煤矸石混凝土的性能具有實(shí)際意義。

由于地鐵工程投資大、使用年限長(zhǎng),導(dǎo)致地鐵襯砌混凝土的耐久性問題尤為重要.針對(duì)陸域地段和海域地段所使用的襯砌混凝土,在滿足施工泵送性能和力學(xué)性能的前提下,重點(diǎn)研究了不同膠凝材料體系對(duì)地鐵襯砌混凝土的抗氯離子滲透、收縮和碳化等耐久性能的影響.結(jié)果表明,在相同強(qiáng)度等級(jí)時(shí),隨著膠凝材料中礦物摻和料摻量的增加,地鐵襯砌混凝土的氯離子遷移系數(shù)和碳化深度均逐漸增大,但收縮率顯著降低；綜合考慮地鐵工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,陸域地段地鐵襯砌混凝土的礦物摻和料摻量可選用50%,海域地段地鐵襯砌混凝土的礦物摻和料摻量宜控制在40%以內(nèi).

納米sio2是一種具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特殊性能的新材料。采用影響水工混凝土耐久性因素的對(duì)比試驗(yàn),分析了納米sio2對(duì)水工混凝土抗裂、抗?jié)B、抗凍等性能的影響及作用機(jī)理。結(jié)果表明:納米sio2可以改善混凝土的微觀結(jié)構(gòu)和綜合性能,能夠封堵混凝土內(nèi)部孔隙,增強(qiáng)其抗裂性,提高混凝土抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)侵蝕、抗沖磨等性能,從而提高水工混凝土的耐久性。