C50高性能混凝土耐久性试验研究
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(College of Transpo rtatio n , Sout heast U niversity , Nanjing 210096 , China)
Abstract : The app roach bridges of Binzho u Huanghe River Bridge are of p rest ressed co ncrete co ntinuo us girder st ruct ures used wit h C50 high performance co ncrete. For t he co ncrete to be used for t he app roach bridges , t he experimental st udy of relevant performance of t he co ncrete is co nducted , in which t he shrinkage , permeabilit y , carbo nizatio n , reinforcement rust y corro sio n , and chloride and sulp hate diff usio n attack are included. The result s of t he st udy indicate t hat t he adding of 10 %～18 % flyash to t he C50 high performance co ncrete can be helpf ul to imp rove t he durabilit y of t he co ncrete , and t he added flyash can al so imp rove dry shrinkage , resistance to per2 meabilit y , chlo ride and sulp hate diff usio n at tack.
表 4 混凝土碳化试验
组别
碳化深度/ mm
14 d
28 d
56 d
F0
4. 0
5. 0
6. 0
F10
3. 5
4. 5
5. 5
F12
4. 0
5. 0
6. 0
F18
5. 0
6. 0
6. 5
试验结果表明 :混凝土具有良好的抗碳化性能 , 在标准碳化条件下碳化 28 d ,其量纲相当于大气条 件下碳 化 50 年 , 其 混 凝 土 碳 化 深 度 均 不 超 过 6 mm 。所配制混凝土具有良好的抗碳化性能 ,其碳 化深度 28 d ≯6 mm ,56 d ≯7 mm ,数值均较小 。对 采用普通硅酸盐水泥配制的 C50 混凝土 ,掺入粉煤 灰与不掺粉煤灰 ,抗碳化性能相近 。 3. 4 混凝土钢筋锈蚀试验
强度损失率/ %
F0
65. 1
58. 7
9. 8
F10
63. 2
58. 4
7. 6
F12
wk.baidu.com
64. 7
60. 17
7. 0
F18
63. 8
61. 1
4. 2
试验结果表明 ,所配制的掺加粉煤灰的混凝土 ,
抗压强度损失率小于不掺的混凝土 ,掺加粉煤灰有 利于提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能 。
3. 6. 2 硫酸盐快速腐蚀试验
11
试验结果表明 :试验混凝土具有很好的抗渗性 ,
按标准方法采用逐级加压法 ,水压力达到 1. 2 M Pa
时 ,渗水高度均 ≤20 mm ,均满足 P12 要求 。粉煤灰
的掺入有助于混凝土抗渗性的提高 ,在一定范围内
混凝土抗渗性随粉煤灰掺量的增大而提高 。
3. 3 混凝土抗碳化试验
对混凝土进行系统碳化试验 ,试验结果见表 4 。
0. 31 0. 31 0. 31 0. 30
3 混凝土耐久性试验
3. 1 混凝土干燥收缩性能
对混凝土进行干燥收缩性能试验 ,试验结果见
表 2[5] 。
表 2 混凝土干燥收缩率
组别 F0
3d 0. 75
7d 1. 27
干燥收缩率/ 10 - 4 14 d 28 d 90 d 1. 77 2. 36 3. 67
抗压强度/ MPa
28 d 同龄期试件 快速腐蚀试件
66. 6
27. 5
65. 2
37. 8
强度损失率/ %
58. 7 42. 0
F12
67. 5
F18
64. 9
42. 1 43. 2
37. 6 33. 4
试验结果表明 ,在 C50 混凝土中 ,掺入 18 %以 内的粉煤灰 ,混凝土强度损失率减小 30 %～40 % , 极大改善了高性能混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能 。
土耐久性的影响[3 ] 。
2 C50 高性能混凝土配合比 配制混凝土所用的原材料如下 :水泥 (代号 C) ,
山东铝业公司水泥厂 , 42. 5 P ·O ; 砂 ( 代号 S) , 粗 砂 ;碎石 (代号 G) ,5～25 mm 连续级配 ;粉煤灰 (代 号 FA) ,山东鲁能邹城电厂球形 Ⅰ级粉煤灰 ; 外加 剂 (代号 A) ,M - Ⅰ缓凝高效减水剂[4] 。
注 :砂浆位置距原表面 A 为 0～6 mm ,B 为 10～16 mm ,C 为 20～ 26 mm (靠钢筋) 。
试验结果表明 :在混凝土中掺粉煤灰使混凝土 中的 Cl - 含量明显降低 ,混凝土抗压强度损失减小 。 掺 18 %的粉煤灰一组尤为明显 ,同深度 Cl - 含量减 少 39 %左右[8 ] 。 3. 6 混凝土抗硫酸盐侵蚀性能 3. 6. 1 抗SO24 - 腐蚀试验
Key words : p rest ressed co ncrete bridge ; high perfo rmance co ncrete ; flyash ; durabilit y ; ex2 periment
1 概 述 滨州黄河大桥为新建 205 国道高速公路跨越黄
河的重要桥梁 ,引桥是预应力混凝土连续箱梁桥 ,采 用 C50 高性能混凝土 。配制不同配合比的 C50 高 性能混凝土 ,在对其力学性能进行系统试验的基础 上 ,对其耐久性进行试验研究[1 ,2 ] 。依据 GBJ 82 85 标准对混凝土干燥收缩 、抗渗 、碳化和钢筋锈蚀 性能进行试验 ,并对混凝土抗氯盐侵蚀和抗硫酸盐 侵蚀性能进行试验 ,分析粉煤灰活性掺合料对混凝
120 d 240 d 4. 10 4. 41
F10 1. 28 1. 63 2. 32 2. 89 3. 25 3. 59 4. 32
F12 0. 70 1. 33 1. 75 2. 31 3. 13 3. 60 4. 18
F18 0. 72 1. 00 1. 65 2. 44 3. 28 3. 82 4. 18
注 : F0 , F10 , F12 , F18 组的粉煤灰掺量分别为 0 ,10 % ,12 % ,18 %。 下同 。
试验结果表明 :混凝土的干缩率随龄期增长而
增大 ,早期较快 , 后期减缓 , 28 d 干缩率在 ( 2. 3 ～
2. 9) ×10 - 4 之间 ,240 d 干缩率在 (4. 1～4. 5) ×10 - 4
之间 。粉煤灰掺量在 18 %以内时 ,随粉煤灰掺量增
加 ,混凝土干缩率呈减小趋势[6] 。 3. 2 混凝土抗渗性能
对混凝土进行抗渗性能试验 ,抗渗试验结果见
表 3。
表 3 混凝土抗渗性
组别 F0
抗渗压力/ MPa 1. 2
渗水高度/ mm 20
F10
1. 2
15
F12
1. 2
13
F18
1. 2
4 结 论 试验研究结果表明 ,在 C50 高性能混凝土中掺
入适量 (10 %～18 %) 的 Ⅰ级粉煤灰 ,有利于提高桥 梁结构混凝土的耐久性[9 ] 。
(1) 掺加粉煤灰可以改善混凝土的干燥收缩性 能 ,掺粉煤灰的混凝土干燥收缩率低于不掺粉煤灰 的混凝土 。
组别
抗压强度/ MPa
腐蚀试件 同龄期对比试件
F0 59. 5
68. 6
F10 62. 1
67. 2
F12 61. 7
64. 4
F18 62. 5
64. 9
强度损 失率/ %
13. 3 7. 6 4. 2 3. 6
Cl - 含量/ % AB C 0. 90 0. 47 0. 29 0. 77 0. 35 0. 24 0. 58 0. 28 0. 18 0. 55 0. 27 0. 17
将配制的混凝土标养 28 d ,置于 5 %Na2 SO4 溶 液中浸 72 h 烘 24 h ,反复循环 15 次 ,测其抗压强度
C50 高性能混凝土耐久性试验研究 王斐峰 ,邓学钧 ,秦鸿根
71
的变化情况 ,试验结果见表 7 。
表 7 混凝土抗 SO24 - 腐蚀试验
组别
抗压强度/ MPa 同龄期对比试件 腐蚀试件
C50 高性能混凝土耐久性试验研究 王斐峰 ,邓学钧 ,秦鸿根
69
文章编号 :1003 - 4722 (2005) 06 - 0069 - 03
C50 高性能混凝土耐久性试验研究
王斐峰 ,邓学钧 ,秦鸿根
(东南大学交通学院 ,江苏 南京 210096)
摘 要 : 滨州黄河大桥引桥是预应力混凝土连续梁桥 ,采用 C50 高性能混凝土 。对将要选用 的 C50 高性能混凝土进行了混凝土收缩 、抗渗 、碳化和钢筋锈蚀性能等试验研究 。还对混凝土的 抗氯盐侵蚀和抗硫酸盐侵蚀性能进行了试验 。研究结果表明 ,掺加 10 %～18 %粉煤灰有助于提高 C50 混凝土的耐久性 。掺加的粉煤灰可以改善混凝土的干燥收缩性能和抗渗性 ,也可以改善混凝 土抗氯盐和抗硫酸盐侵蚀的性能 。
关键词 : 预应力混凝土桥 ;高性能混凝土 ;粉煤灰 ;耐久性 ;试验
中图分类号 : U448. 35
文献标识码 : A
Experimental Study of Durability of C50 High Perf ormance Concrete
WAN G Fei2f en g , D EN G Xue2j un , Q I N Hon g2gen
试验用混凝土配合比见表 1 。
收稿日期 : 2005 - 05 - 20 作者简介 : 王斐峰 (1972 - ) ,男 ,博士生 ,1994 年毕业于东南大学路桥工程专业 ,工学学士 ,1998 年毕业于东南大学桥梁工程专业 ,工学硕士 。
70
桥梁建设 2005 年第 6 期
组别
F0 F10 F12 F18
参照石子坚固性试验方法 ,将混凝土试件标养 28 d 后 ,进行硫酸盐结晶溶解快速腐蚀试验 ,在硫
酸盐饱和溶液 (含无水硫酸钠 30 %～35 %) 中浸泡 6 h ,且在 80 ℃烘箱中烘 6 h 为 1 次腐蚀循环 ,共进行
10 次循环 ,试验结果见表 8 。
表 8 混凝土快速腐蚀试验
组别
F0 F10
按照 J TJ 270 - 98 标准方法进行氯盐加速腐蚀 试验 ,制备混凝土 ,标养 28 d 后置于 3. 5 %的 NaCl 溶液中浸泡 70 h ,再烘干 24 h ,循环 15 次 。测其强 度损失率和混凝土中不同部位砂浆的水溶性氯离子
含量 ,试验结果见表 6[7] 。
表 6 混凝土在氯盐溶液中加速腐蚀试验
光亮
注 :28 d 为标准碳化试验时间 ,90 d 为碳化时间和放于标养室的 时间之和 ,其中标养时间为 28 d 。
试验结果表明 : 在 C50 混凝土中 ,掺入粉煤灰 的混凝土碳化深度与不掺者接近 ,粉煤灰对混凝土 碳化深度影响较小 。掺入粉煤灰的混凝土钢筋失重
率小于不掺粉煤灰的对比混凝土 ,钢筋耐锈蚀性能 优于不掺的混凝土 。 3. 5 混凝土抗氯盐侵蚀性能
对混凝土进行抗钢筋 锈蚀 试验 , 试验 结果 见 表 5。
表 5 混凝土钢筋锈蚀试验
组别
F0 F10 F12 F18
碳化深度/ mm
28 d
90 d
5. 0
6. 0
4. 5
5. 5
5. 0
6. 0
6. 0
7. 0
钢筋锈蚀情况
失重率/ % 表面状况
0. 055
光亮
0. 039
光亮
0. 044
光亮
0. 035
表 1 高性能混凝土配合比
材料用量/ kg ·m - 3 C FA S G W A 500 — 697 1 025 156 12. 5 458 50 669 1 090 156 12. 7 432 58 650 1 106 152 12. 3 430 94 638 1 081 154 13. 1
W/ C
Abstract : The app roach bridges of Binzho u Huanghe River Bridge are of p rest ressed co ncrete co ntinuo us girder st ruct ures used wit h C50 high performance co ncrete. For t he co ncrete to be used for t he app roach bridges , t he experimental st udy of relevant performance of t he co ncrete is co nducted , in which t he shrinkage , permeabilit y , carbo nizatio n , reinforcement rust y corro sio n , and chloride and sulp hate diff usio n attack are included. The result s of t he st udy indicate t hat t he adding of 10 %～18 % flyash to t he C50 high performance co ncrete can be helpf ul to imp rove t he durabilit y of t he co ncrete , and t he added flyash can al so imp rove dry shrinkage , resistance to per2 meabilit y , chlo ride and sulp hate diff usio n at tack.
表 4 混凝土碳化试验
组别
碳化深度/ mm
14 d
28 d
56 d
F0
4. 0
5. 0
6. 0
F10
3. 5
4. 5
5. 5
F12
4. 0
5. 0
6. 0
F18
5. 0
6. 0
6. 5
试验结果表明 :混凝土具有良好的抗碳化性能 , 在标准碳化条件下碳化 28 d ,其量纲相当于大气条 件下碳 化 50 年 , 其 混 凝 土 碳 化 深 度 均 不 超 过 6 mm 。所配制混凝土具有良好的抗碳化性能 ,其碳 化深度 28 d ≯6 mm ,56 d ≯7 mm ,数值均较小 。对 采用普通硅酸盐水泥配制的 C50 混凝土 ,掺入粉煤 灰与不掺粉煤灰 ,抗碳化性能相近 。 3. 4 混凝土钢筋锈蚀试验
强度损失率/ %
F0
65. 1
58. 7
9. 8
F10
63. 2
58. 4
7. 6
F12
wk.baidu.com
64. 7
60. 17
7. 0
F18
63. 8
61. 1
4. 2
试验结果表明 ,所配制的掺加粉煤灰的混凝土 ,
抗压强度损失率小于不掺的混凝土 ,掺加粉煤灰有 利于提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能 。
3. 6. 2 硫酸盐快速腐蚀试验
11
试验结果表明 :试验混凝土具有很好的抗渗性 ,
按标准方法采用逐级加压法 ,水压力达到 1. 2 M Pa
时 ,渗水高度均 ≤20 mm ,均满足 P12 要求 。粉煤灰
的掺入有助于混凝土抗渗性的提高 ,在一定范围内
混凝土抗渗性随粉煤灰掺量的增大而提高 。
3. 3 混凝土抗碳化试验
对混凝土进行系统碳化试验 ,试验结果见表 4 。
0. 31 0. 31 0. 31 0. 30
3 混凝土耐久性试验
3. 1 混凝土干燥收缩性能
对混凝土进行干燥收缩性能试验 ,试验结果见
表 2[5] 。
表 2 混凝土干燥收缩率
组别 F0
3d 0. 75
7d 1. 27
干燥收缩率/ 10 - 4 14 d 28 d 90 d 1. 77 2. 36 3. 67
抗压强度/ MPa
28 d 同龄期试件 快速腐蚀试件
66. 6
27. 5
65. 2
37. 8
强度损失率/ %
58. 7 42. 0
F12
67. 5
F18
64. 9
42. 1 43. 2
37. 6 33. 4
试验结果表明 ,在 C50 混凝土中 ,掺入 18 %以 内的粉煤灰 ,混凝土强度损失率减小 30 %～40 % , 极大改善了高性能混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能 。
土耐久性的影响[3 ] 。
2 C50 高性能混凝土配合比 配制混凝土所用的原材料如下 :水泥 (代号 C) ,
山东铝业公司水泥厂 , 42. 5 P ·O ; 砂 ( 代号 S) , 粗 砂 ;碎石 (代号 G) ,5～25 mm 连续级配 ;粉煤灰 (代 号 FA) ,山东鲁能邹城电厂球形 Ⅰ级粉煤灰 ; 外加 剂 (代号 A) ,M - Ⅰ缓凝高效减水剂[4] 。
注 :砂浆位置距原表面 A 为 0～6 mm ,B 为 10～16 mm ,C 为 20～ 26 mm (靠钢筋) 。
试验结果表明 :在混凝土中掺粉煤灰使混凝土 中的 Cl - 含量明显降低 ,混凝土抗压强度损失减小 。 掺 18 %的粉煤灰一组尤为明显 ,同深度 Cl - 含量减 少 39 %左右[8 ] 。 3. 6 混凝土抗硫酸盐侵蚀性能 3. 6. 1 抗SO24 - 腐蚀试验
Key words : p rest ressed co ncrete bridge ; high perfo rmance co ncrete ; flyash ; durabilit y ; ex2 periment
1 概 述 滨州黄河大桥为新建 205 国道高速公路跨越黄
河的重要桥梁 ,引桥是预应力混凝土连续箱梁桥 ,采 用 C50 高性能混凝土 。配制不同配合比的 C50 高 性能混凝土 ,在对其力学性能进行系统试验的基础 上 ,对其耐久性进行试验研究[1 ,2 ] 。依据 GBJ 82 85 标准对混凝土干燥收缩 、抗渗 、碳化和钢筋锈蚀 性能进行试验 ,并对混凝土抗氯盐侵蚀和抗硫酸盐 侵蚀性能进行试验 ,分析粉煤灰活性掺合料对混凝
120 d 240 d 4. 10 4. 41
F10 1. 28 1. 63 2. 32 2. 89 3. 25 3. 59 4. 32
F12 0. 70 1. 33 1. 75 2. 31 3. 13 3. 60 4. 18
F18 0. 72 1. 00 1. 65 2. 44 3. 28 3. 82 4. 18
注 : F0 , F10 , F12 , F18 组的粉煤灰掺量分别为 0 ,10 % ,12 % ,18 %。 下同 。
试验结果表明 :混凝土的干缩率随龄期增长而
增大 ,早期较快 , 后期减缓 , 28 d 干缩率在 ( 2. 3 ～
2. 9) ×10 - 4 之间 ,240 d 干缩率在 (4. 1～4. 5) ×10 - 4
之间 。粉煤灰掺量在 18 %以内时 ,随粉煤灰掺量增
加 ,混凝土干缩率呈减小趋势[6] 。 3. 2 混凝土抗渗性能
对混凝土进行抗渗性能试验 ,抗渗试验结果见
表 3。
表 3 混凝土抗渗性
组别 F0
抗渗压力/ MPa 1. 2
渗水高度/ mm 20
F10
1. 2
15
F12
1. 2
13
F18
1. 2
4 结 论 试验研究结果表明 ,在 C50 高性能混凝土中掺
入适量 (10 %～18 %) 的 Ⅰ级粉煤灰 ,有利于提高桥 梁结构混凝土的耐久性[9 ] 。
(1) 掺加粉煤灰可以改善混凝土的干燥收缩性 能 ,掺粉煤灰的混凝土干燥收缩率低于不掺粉煤灰 的混凝土 。
组别
抗压强度/ MPa
腐蚀试件 同龄期对比试件
F0 59. 5
68. 6
F10 62. 1
67. 2
F12 61. 7
64. 4
F18 62. 5
64. 9
强度损 失率/ %
13. 3 7. 6 4. 2 3. 6
Cl - 含量/ % AB C 0. 90 0. 47 0. 29 0. 77 0. 35 0. 24 0. 58 0. 28 0. 18 0. 55 0. 27 0. 17
将配制的混凝土标养 28 d ,置于 5 %Na2 SO4 溶 液中浸 72 h 烘 24 h ,反复循环 15 次 ,测其抗压强度
C50 高性能混凝土耐久性试验研究 王斐峰 ,邓学钧 ,秦鸿根
71
的变化情况 ,试验结果见表 7 。
表 7 混凝土抗 SO24 - 腐蚀试验
组别
抗压强度/ MPa 同龄期对比试件 腐蚀试件
C50 高性能混凝土耐久性试验研究 王斐峰 ,邓学钧 ,秦鸿根
69
文章编号 :1003 - 4722 (2005) 06 - 0069 - 03
C50 高性能混凝土耐久性试验研究
王斐峰 ,邓学钧 ,秦鸿根
(东南大学交通学院 ,江苏 南京 210096)
摘 要 : 滨州黄河大桥引桥是预应力混凝土连续梁桥 ,采用 C50 高性能混凝土 。对将要选用 的 C50 高性能混凝土进行了混凝土收缩 、抗渗 、碳化和钢筋锈蚀性能等试验研究 。还对混凝土的 抗氯盐侵蚀和抗硫酸盐侵蚀性能进行了试验 。研究结果表明 ,掺加 10 %～18 %粉煤灰有助于提高 C50 混凝土的耐久性 。掺加的粉煤灰可以改善混凝土的干燥收缩性能和抗渗性 ,也可以改善混凝 土抗氯盐和抗硫酸盐侵蚀的性能 。
关键词 : 预应力混凝土桥 ;高性能混凝土 ;粉煤灰 ;耐久性 ;试验
中图分类号 : U448. 35
文献标识码 : A
Experimental Study of Durability of C50 High Perf ormance Concrete
WAN G Fei2f en g , D EN G Xue2j un , Q I N Hon g2gen
试验用混凝土配合比见表 1 。
收稿日期 : 2005 - 05 - 20 作者简介 : 王斐峰 (1972 - ) ,男 ,博士生 ,1994 年毕业于东南大学路桥工程专业 ,工学学士 ,1998 年毕业于东南大学桥梁工程专业 ,工学硕士 。
70
桥梁建设 2005 年第 6 期
组别
F0 F10 F12 F18
参照石子坚固性试验方法 ,将混凝土试件标养 28 d 后 ,进行硫酸盐结晶溶解快速腐蚀试验 ,在硫
酸盐饱和溶液 (含无水硫酸钠 30 %～35 %) 中浸泡 6 h ,且在 80 ℃烘箱中烘 6 h 为 1 次腐蚀循环 ,共进行
10 次循环 ,试验结果见表 8 。
表 8 混凝土快速腐蚀试验
组别
F0 F10
按照 J TJ 270 - 98 标准方法进行氯盐加速腐蚀 试验 ,制备混凝土 ,标养 28 d 后置于 3. 5 %的 NaCl 溶液中浸泡 70 h ,再烘干 24 h ,循环 15 次 。测其强 度损失率和混凝土中不同部位砂浆的水溶性氯离子
含量 ,试验结果见表 6[7] 。
表 6 混凝土在氯盐溶液中加速腐蚀试验
光亮
注 :28 d 为标准碳化试验时间 ,90 d 为碳化时间和放于标养室的 时间之和 ,其中标养时间为 28 d 。
试验结果表明 : 在 C50 混凝土中 ,掺入粉煤灰 的混凝土碳化深度与不掺者接近 ,粉煤灰对混凝土 碳化深度影响较小 。掺入粉煤灰的混凝土钢筋失重
率小于不掺粉煤灰的对比混凝土 ,钢筋耐锈蚀性能 优于不掺的混凝土 。 3. 5 混凝土抗氯盐侵蚀性能
对混凝土进行抗钢筋 锈蚀 试验 , 试验 结果 见 表 5。
表 5 混凝土钢筋锈蚀试验
组别
F0 F10 F12 F18
碳化深度/ mm
28 d
90 d
5. 0
6. 0
4. 5
5. 5
5. 0
6. 0
6. 0
7. 0
钢筋锈蚀情况
失重率/ % 表面状况
0. 055
光亮
0. 039
光亮
0. 044
光亮
0. 035
表 1 高性能混凝土配合比
材料用量/ kg ·m - 3 C FA S G W A 500 — 697 1 025 156 12. 5 458 50 669 1 090 156 12. 7 432 58 650 1 106 152 12. 3 430 94 638 1 081 154 13. 1
W/ C