高性能混凝土应力腐蚀评价指标

交通运输工程学报

第卷第期年月

文章编号

高性能混凝土应力腐蚀评价指标

陈栓发,王秉纲

长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安

摘要为全面系统地研究混凝土在应力与腐蚀介质藕合作用下的环境响应,利用专门设计的应力

腐蚀加载试验装置,分析了高性能混凝土在三分点加荷与腐性溶液同时作用下的性能衰减规律,及

各试验结果对应力腐蚀评价指标的敏感性。结果表明,在一定的试验周期内,受应力腐独高性能混

凝土的抗折强度损失率在以上,而抗压强度及质量基本不变,因此在评价其应力腐性性能指

标方面以杭折强度损失率最为敏感。

关键词路面工程高性能混凝土应力腐性评价指标

中图分类号文献标识码 ,, , , ,

混凝土在成型、硬化过程中不可避免地产生许多初

引言

始缺陷,以及水泥本身的化学性质是水泥混凝土抵

混凝土结构物或混凝土构件存在于腐蚀介质环

抗各种腐蚀介质能力较差的主要原因。与此同时,

境中,在远低于其设计强度的荷载作用下就可能发

目前混凝土的设计准则还是按传统的理论,混凝土

生延迟破坏,这种腐蚀介质和荷载应力祸合作用下

中的应力不超过安全的容许应力,这种容许应力既

的破坏定义为应力腐蚀开裂引起的破坏。长期以

没有考虑混凝土所处的腐蚀环境对其侵蚀破坏作

来,混凝土材料被视为一种耐腐蚀、对外界环境不敏

用,也没有考虑混凝土处于腐蚀环境介质中在长期

感的复合材料。但越来越多的研究表明 ,水泥

荷载作用下的应力腐蚀开裂,因而导致为追求结构

收稿日期

作者简介

陈拴发 ,男,陕西长武人,长安大学副教授,博士,从事道路结构与材料研究第期

陈栓发,等高性能混凝土应力腐蚀评价指标

可靠性而不断提高混凝土强度。但混凝土强度越为进行比对,每组试件分别进行标准养护和与应力腐

高,其脆性越大,对应力也越敏感,在荷载作用下会

蚀试件同介质条件下的腐蚀试验应力水平为。。

表腐蚀介质及浓度

产生更多的微裂缝,这些裂缝又成为外部环境腐蚀

介质进人混凝土内部的通道,从而加快混凝土结构

腐蚀介质种类腐蚀介质浓度备注

的破坏〔。对一些诸如公路、铁路等结构物中的

工业硫酸钠加人水中

混凝土来讲,在本身处于恶劣环境介质中的同时,还分析纯硫酸镁加人水中

要承受较大的结构物自重应力及交通荷载的交变应

分析纯抓化镁加人水中

力作用。本文通过高性能混凝土在腐蚀溶液中

自来水

的应力腐蚀试验,对受应力腐蚀混凝土的评价指标

表应力腐蚀试验因素与水平

的敏感性进行了探讨。

因素

原材料及混凝土配合比设计

水平

水胶比应力水平腐蚀溶液

粉煤灰掺量试验用原材料

自来水

水泥采用唐山冀东水泥厂生产的盾石牌普通硅酸盐水泥,化学成分见表

粉煤灰采用唐山陡和电厂一级电吸尘粉煤

灰,化学组成见表 ,粉煤灰烧失量为 ,需水量

衰混凝土配合比及部分试脸结果为 ,比表面积为

表普通硅酸盐水泥化学成分

抗压强度

工作性能

,混凝土材料用量

序号

扩展度

坍落度

水砂

水泥粉煤灰

化学成分碱含量不溶物烧失量

石子一外加剂一一未坍落

含量

表粉煤灰化学成分

烧失量

化学成分含量写未坍落。

砂西安濡河砂,为区中砂,颗粒级配良好,视密度为,细度模数为 ,含泥量

小于

未坍落

碎石陕西石灰岩碎石,连续级配,最大粒径取

外加剂选用种外加剂,分别为粉状高效

减水剂与梭酸系列液体高效减水剂。

未坍落

腐蚀介质的种类及其浓度巧

选取介质作为高性能巧

混凝土应力腐蚀浸泡介质,用清水自来水作为对比标准试验介质进行试验,各腐蚀介质及浓度见

表。

注混凝土中外加剂组成为占胶结料质量粉荆十。水剂。

混凝土配合比设计及方案设计

为研究水胶比、粉煤灰掺量对不同应力水平

应力腐蚀试验方法、不同腐蚀介质作用下混凝

利用反力架对高性能混凝土试件进行加载,并

土的损伤过程与规律,本文采用正交设计方法,共

个系列的配合比进行应力腐蚀试验,其因素与水平的通过对比应力混凝土和非应力混凝土在腐蚀介质中

安排见表 ,混凝土配合比及部分试验结果见表的强度发展、质量变化以及其他物理力学性质的变交通运输工程学报年

化来分析高性能混凝从表可以看出,试件在不同腐蚀溶液中浸泡

或受到应力腐蚀,几乎无质量损失。假如单从质量

土在应力作用下的腐

蚀规律。

损失方面来讲,此高性能混凝土具有良好的耐腐蚀

性能。但不尽然,原因是浸泡时间较短,一些破坏

考虑到试验加载,

及尽量减少与应用情性反应产物数量较少,形成的数量或产生的破坏应

况的差异,试验采用尺

力还不足以超过混凝土本身的抗拉强度由于长期

浸泡在溶液中,一方面水分的不断渗人促进了水泥

寸大小为

的水化反应,另一方面,腐蚀溶液与水泥水化产物发的试件。

图试件组装方式

生化学反应,生成了另外一些晶体物质,这种原因导

在进行应力腐蚀试验致混凝土的质量有所增加。但从表可以看出,混

的同时,对试件进行三

分点加荷弯曲试验试凝土的弯拉强度受到腐蚀作用后,都有所损失,这与件和加载支点的组装传统的理论观点即受腐蚀混凝土一般在质量损失的同时,强度也有所损失正好相悖。质量增加并不一

方式见图和图为保证试验过程中荷定伴随着强度增长,因为腐蚀介质与水泥水化产物

单位

之间的反应多是由于生成了膨胀性物质,并在混凝

载的稳定性,加荷装置根据应力环显示的数土内部形成较多的微裂缝之后,才导致了混凝土的

据及时给予加载在扭强度损失或结构破坏。或者说混凝土由于水泥继续