海洋环境下剑麻纤维混凝土抗侵蚀试验研究_包惠明

Kf=
fcn fc0
×100%
（1）
式中：fcn —— —N 天干湿循环后受海水腐蚀的一组混凝土试件抗
压强度测定值；
fc0 —— —标准养护下未受海水腐蚀混凝土的抗压强度测定值； Kf —— —抗压强度耐蚀系数，通常以不低于 75%时的最大干
湿循环次数来作为抗腐蚀等级。
3 试验数据统计与分析
混凝土受海水腐蚀后和未腐蚀混凝土各掺量、各循环次数
2 剑麻纤维混凝土海水侵蚀试验
本次试验采用的剑麻纤维长度为 10 mm 左右，用浓度为
1%NaOH 溶液浸泡剑麻纤维 30 min，除去表面的果胶及杂质后，
用清水洗净、自然风干。为了探讨不同掺量下剑麻纤维对混凝土
结构的耐久性影响，本次试验配合比参照 JGJ 55—2000《普通
混凝土配合比设计规程》，分别掺入 0、2.0、3.0、4.5、6.0 kg/m3 剑
1 剑麻纤维混凝土受海水腐蚀机理分析
混凝土结构长期处在腐蚀环境中，会使腐蚀介质能够渗透 到混凝土内部并与混凝土组分发生复杂的物理、化学变化，造 成混凝土材料特性的改变而引起其物理力学性能发生变化[1]。 金伟良，赵羽习[2]发现无机盐对剑麻纤维混凝土的腐蚀，一般会 导致剑麻纤维混凝土强度在腐蚀初期会增长，腐蚀后期强度下 降。海洋环境对混凝土的腐蚀机理十分复杂，因为海水的成分 复杂多变，主要为盐卤物质和微量元素，主要化学成分为氯离 子、钠离子、镁离子、硫酸根离子、钙离子等，呈碱性。由于无机 盐在混凝土孔隙内逐渐积聚需要一个过程，在这种过程发展的 过程中，腐蚀造成的结晶物在初始阶段比较少，混凝土内部的 孔隙和微裂纹会被这些结晶物填充而使得混凝土变得密实，这
F2-15
2
F2-30051.66100.0015
43.86
82.82
30
40.17
74.80
F3-0
F3-15
3
F3-30
0
48.05
100.00
15
46.70
93.08
30
40.57
77.75
F4.5-0
F4.5-15
4.5
F4.5-30
0
46.30
100.00
15
48.47
99.00
30
44.55
BAO Hui-ming，ZHAO Xue-wen，XIONG Xin，PAN Ke，YU Meng-ze，LI Shang （College of Civil and Construction Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China）
（13）：88-90. [6] 梁咏宁，袁迎曙.硫酸盐侵蚀环境因素对混凝土性能退化的影响[J].
中国矿业大学学报，2005，4（34）：452-457.
作者简介： 包惠明（1963-），男，教授，博士。 联系地址： 桂林理工大学土木与建筑工程学院（541004） 联系电话： 18607734562
收稿日期：2011-12-03 基金项目：国家自然科学基金（50868003）；广西自然科学基金面上项目（2010GXNSFA013035）；广西研究生教育创新计划资助项目（2010105960814M11）
·23·
放入（80±0.5）℃烘箱中烘 6 h 后，拿出试件冷却 3 h，再放入海
水溶液中浸泡（15±0.5）h，依此循环，1 个循环周期大约为 24 h
2004. [2] 贾哲，姜波，程光旭，等.纤维增强水泥基复合材料研究进展[J].混凝
土，2007（8）：65-68. [3] 金伟良，赵羽习.混凝土结构耐久性[M].北京：科学出版社，2002. [4] 赵铁军，万小梅.一种预测混凝土氯离子扩散系数的方法[J].工业建
筑，2001，31（12）：40-42. [5] 包惠明，覃峰.剑麻纤维水泥混凝土性能试验研究[J].人民长江，2008，39
166
2.90
试验依照现行普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准，抗硫酸盐侵蚀试验进行模仿[3]，用海水代替硫酸盐溶液进 行侵蚀试验，试件在养护至 28 d 龄期后，将需要进行干湿循环 的试件取出，擦干表面水分，放入（80±5）℃烘箱中烘 48 h，然后 开始对试件进行干湿循环试验，放入海水溶液中浸泡（15±0.5）h，
（3）干湿循环作用同样能加速剑麻纤维的老化。复合材料 多次胀缩，其中的剑麻纤维也受到了一定的损伤，纤维的聚合 度必然有所降低，同时由于纤维的“矿物化”，即水泥水化产物 进入纤维的芯腔内使其强度和刚度有所提高，纤维周围基材的 密实化，增进了纤维与基材的黏结，从而使得剑麻韧性降低。
参考文献： [1] 吴金海.海洋环境下混凝土结构耐久性研究[D].浙江：浙江大学，
麻纤维，混凝土设计强度为 C40，试件尺寸为 150 mm×150 mm×
150 mm，其设计配合比如表 1。
表 1 混凝土试验配合比
砂率 水泥
砂
石
水 外加剂
水灰比
/% （/ kg/m3） （/ kg/m3） （/ kg/m3） （/ kg/m3） （/ kg/m3）
0.43 33 386
606
1 242
0 引言
在混凝土中掺入纤维是混凝土改性的一个热点方向之一， 目前国内外掺入的纤维种类主要为人工纤维和矿物纤维。但人 工纤维和矿物纤维均不具备绿色、环保、经济等特性。剑麻纤维 是众多植物纤维中的一种，与其他植物纤维相比，除具有质地 坚硬、富有弹性、拉伸强度高、耐摩擦、耐低温等特点之外，还具 有纤维长、色泽洁白、耐海水腐蚀等诸多特性。本试验主要对不 同掺量的剑麻纤维混凝土耐海水腐蚀性进行研究，从而探索出 剑麻纤维掺量与混凝土耐腐蚀性能的关系，为剑麻纤维混凝土 的应用提供理论依据。
包惠明，赵学文，熊 鑫，潘 科，虞梦泽，李 尚 （桂林理工大学 土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004）
摘 要： 通过对不同掺量剑麻纤维混凝土在海洋环境下进行耐腐蚀性试验，得出了不同掺量剑麻纤维增强基剑麻纤维混凝土复合材料
的耐腐蚀性的变化规律，在此基础上提出了不同剑麻掺量剑麻纤维混凝土的抗压强度耐蚀系数，并探索最佳剑麻纤维的掺量范围，为进
2012 年 第 6 期（ 总 第 272 期 ） Number 6 in 2012（Total No.272）
doi：10.3969/j.issn.1002-3550.2012.06.008
混
凝
土
Concrete
理论研究 THEORETICAL RESEARCH
海洋环境下剑麻纤维混凝土抗侵蚀试验研究
左右。本次试验设计抗海水侵蚀等级为 K30，设计干湿循环次数
为 15 次和 30 次。待试件达到设计循环次数后，进行抗压强度测
定，最终计算出抗压强度耐蚀系数。
本试验取广西北海海水作为试验溶液，对所制备试块进行干
湿循环作用下海水侵蚀试验，来测定其抗压强度耐蚀系数[4]。为了
便于分析比较，混凝土抗压强度耐蚀系数 Kf 按式（1）计算：
抗压强度试验结果如表 2 所示。
表 2 剑麻纤维混凝土各掺量受海水腐蚀抗压强度
编号
F0-0 F0-15 F0-30
剑麻纤维掺量 （/ kg/m3）
0
干湿循环 次数 / 次
0 15 30
抗压强度算术 平均值 /MPa
49.36 40.91 39.30
耐蚀率 /%
100.00 82.78 78.65
F2-0
93.16
F6-0
F6-15
6
F6-30
0
44.76
100.00
15
48.09
109.77
30
41.80
89.11
根据各组试件的试验结果得出剑麻纤维水泥混凝土各掺 量随腐蚀干湿循环次数的变化关系，如图 1 所示。
由图 1 可知：随着腐蚀干湿循环次数的增加，4.5、6 kg/m3 掺量的剑麻纤维混凝土的抗压强度在腐蚀开始至腐蚀干湿循 环 15 次阶段有所增加（最大增加 7.4%左右），到腐蚀干湿循环 30 次混凝土抗压强度略有所下降（最大下降 6.6%左右），这与 混凝土受海水腐蚀机理的分析结果一致，说明掺入一定量剑麻
（1）未掺剑麻纤维的混凝土经海水腐蚀后抗压强度衰减较 快，达到一定剑麻掺量的剑麻纤维混凝土腐蚀前期抗压强度有 明显的增长，腐蚀后期比未掺剑麻纤维的混凝土抗压强度衰减 趋势要缓慢。
（2）在剑麻纤维掺量为 4.5~6 kg/m3 之间时，耐蚀率最高，在 腐蚀干湿循环 30 次后耐蚀率仍能达到 89.11%至 93.16%。由于 本次试验样本容量较小，剑麻纤维最佳掺量还不能得出一个具 体值，还需进行更多试验。
Ab s tra ct: Through the corrosion resistance experiments of different levels of sisal fiber cement concrete in marine environment，we found the different dosage of sisal fiber-reinforced composite material's corrosion resistance variation，on the basis of it，we proposed the sisal ash concrete's resist corrosion factor of compressive strength of different dosage of sisal fiber and studied the best dosage range of sisal fiber.For the in-depth study of the sisal fiber reinforced composite's anti-erosion properties and applications provide a reference. Ke y w o rd s : marine environment；sisal fiber；concrete；coefficient of resist corrosion