混凝土抗硫酸盐侵蚀试验的一种新方法

试验研究

　混凝土抗硫酸盐侵蚀试验的一种新方法

欧阳东

(暨南大学土木系,广州510632)

摘　要:提出了一个测定混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的新方法。采用这种方法对超高强混凝土的抗化学腐蚀性能进行了试验,并和普通混凝土进行了对比。发现用一般硅酸盐水泥配制的超高强混凝土虽然在抵抗化学侵蚀能力方面比普通混凝土有所提高,但由于化学组成上的原因,它对高浓度的(NH4)2SO4等化学介质也难以抵抗。

关键词:超高强混凝土;抗化学侵蚀;试验方法

中图分类号:TU502 文献标识码:A 文章编号:10052748X(2003)0920369202

A N EW M ETHOD FOR TESTIN G RESISTANCE OF CONCRETE TO SUL FA TE

OYANG Dong

(Dept.of Civil Eng.,Jinan Univ.,Guangzhou510632,China)

Abstract:A new method for testing the resistance of concrete to sulfates is put forward.With the test method,the chemical resistance properties of ultra high strength concrete(U HSC)are tested and compared with ordinary concrete. The results show that the chemical resistance of U HSC is better than that of ordinary concrete,but due to chemical com2 position,U HSC made from portlang cement still can not resist the attack of high concentration solutions of H2SO4, HNO3,HCl,(NH4)2SO4etc.

K ey w ords:Ultra high strength concrete;Chemical resistance of concrete;Test method

1　试验方法

1.1　关于试验方法

混凝土抗硫酸盐试验没有标准方法,而水泥抗硫酸盐试验有标准方法。因而混凝土抗硫酸盐试验往往沿用水泥抗硫酸盐试验的方法。我国目前采用以下两种方法进行抗硫酸盐试验,一种是G B749-65“水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法”,另一种是G B2420-80“水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法(快速法)”。G B749-65采用10mm×10mm×30mm的小砂浆试件(灰砂比为1∶3.5),G B2420-80采用10mm×10mm×60mm的小砂浆试件(灰砂比为1∶3.5)。实践证明,采用此类小试件试验结果离差较大[1]。另外,水泥胶砂试件在尺寸、组成、浆体结构以至强度等方面难于模拟实际的混凝土构件,因而本次试验未采用这些标准方法。

化学介质对混凝土的侵蚀作用,或者说混凝土

收稿日期:2003202228;修订日期:2003207203

3广东省自然科学基金资助项目(994502);广州市教育委员会科研基金资助项目的抗化学侵蚀能力,原理上可以从混凝土强度的变化来观察,或者更方便—些,可以测定混凝土的膨胀程度(对硫酸盐侵蚀而言),或者混凝土重量损失和侵入深度(对酸腐蚀而言)。目前,研究混凝土的抗化学侵蚀能力多采用考察砼立方体试件强度变化和重量变化的方法。但这些试验方法在原理上和操作上还存在一些问题,比如强度变化的测定,如是酸腐蚀,试件外观会产生缺损和孔洞,受压面积如何计算?如是硫酸盐侵蚀,受压面也会因膨胀而产生不规则变形,使强度测定产生偏差。又比如测定重量损失,该去掉腐化到何种程度的浆体和骨料也难于确定。

尽管如此,考虑强度变化率反映问题直观,本文试验还是保留强度变化率的测定。抗硫酸盐侵蚀能力的衡量,则除强度变化率指标外,增加体积膨胀率指标。强度变化率和体积膨胀率的测定均采用100mm×100mm×100mm的立方体混凝土试块。体积膨胀值测定的具体试验方法是:试块成型拆模后,在养护室养护7天。然后将试块边角易损部分小心清理干净,放置于化学介质中。1天后,测量试块的体积,作为原始体积。28天后,再测量各试块

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9

6

3

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第24卷第9期2003年9月

腐蚀与防护

CORROSION&PRO TECTION

Vol.24　No.9

Septemer2003

体积。28天与1天的体积读数之差,即为体积膨胀值。其中试块体积(V )的测定,采用排水法进行。V =G l -G 2。G l 为试件在空气中重量,G 2为试件在水中重量。G 1、G 2的读数由TG 75型工业天平(上海力能仪器厂产,最大载荷为5kg ,分度值为50mg )测定。

硫酸盐介质采用5%(N H 4)2SO 4溶液和5%Na 2SO 4溶液,试件侵蚀龄期均为28天,其间不添加

溶剂,不调整p H 值。1.2　混凝土及其原材料

(1)原材料　水泥(C )采用珠江水泥厂P Ⅱ型42.5等级硅酸盐水泥。砂子(F.A )采用珠江河砂,2区,细度模数2.9。石子(C.A )采用花岗岩碎石,粒径5～20mm ,级配良好,压碎指标8.9%。减水剂(SP )采用萘系高效减水剂,掺有一定量的缓凝组分。硅灰(SF )采用青海青山机械厂产粉尘状凝聚硅灰,平均粒径约0.1

μm 。稻壳灰(RHA )为自制的可控温焚烧炉600℃以下焚烧后磨细的稻壳灰。SiO 2含量91.7%。X 射线衍射分析表明,SiO 2以无定形状态存在。SEM 观察表明,稻壳灰为疏松多孔物质

,N

2吸附比表面积为77.42m 2/g 。含有大量纳米级SiO 2粒子和纳米级微孔[2]。矿渣微粉(BS )为广州钢铁厂水淬高炉矿渣磨细而成;粉煤灰(PFA )为广州黄埔电厂磨细一级灰。

(2)混凝土　基准混凝土配合比见表1。SP 掺量基准混凝土1为0.2%,基准混凝土2为1.2%;其它混凝土是在基准混凝土2的基础上,各用10%掺合料等量取代水泥,并适当调整SP 掺量,保持混凝土坍落度为20±2cm 。

表1　基准混凝土配合比

(kg/m 3)

项目W/B B W C.A F.A 基准混凝土10.44380167.21160711基准混凝土2

0.28

573

160

1070

660

2　实验结果及分析

2.1　实验结果

实验结果见表2、表3、表4。

将表2、表4图示为图1。2.2　结果分析

(1)从图1看,通过排水法测定混凝土立方试块在硫酸盐溶液中的体积膨胀率是评价混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的一种有效的新方法。强度损失率的

表2　混凝土试件侵蚀28d 后的体积膨胀率　(%)

编号

掺合料水胶比

W/B (NH 4)2SO 4介质

Na 2SO 4介质1基准21

0.44 1.820.0742基准220.280.760.0273SF10%0.280.790.0244RHA10%0.280.670.0215BS10%0.280.810.0296

PFA10%

0.28

0.72

0.017

表3　混凝土试件侵蚀28d 后的强度(MP a)

编号

介质

H 2O (NH 4)2SO 4

Na 2SO 4141.732.838.3294.081.090.33105.087.0102.14100.884.494.8595.082.692.46

92.7

78.7

91.2

表4　混凝土试件侵蚀28d 后的强度损失率　(%)

编号

介质

H 2O (NH 4)2SO 4

Na 2SO 41021.38.22013.8 3.93017.1 2.84016.7 6.05013.1 2.76

15.1

1.6

图1　混凝土在硫酸盐介质中的体积膨胀率和强度损失率

测定,只能区别不同介质对混凝土的影响,而排水法

(下转第375页)

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073・欧阳东:混凝土抗硫酸盐侵蚀试验的一种新方法