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低温建筑技术 2 0 1 0 年第9期( 总第 1 4 7期) 粉煤灰与减水剂对 混凝土抗硫酸盐性能影响 史延 田 ( 黑龙江省建筑材料研究所 ， 哈尔滨1 5 0 0 8 0) 【 摘 要】 在普通混凝土基础上， 掺加高效减水剂和不同掺量的粉煤灰 ， 对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能进行 了试验研究。结果表明， 随着腐蚀溶液浓度的增加 ， 基准混凝土抗蚀系数降低非常明显， 而粉煤灰混凝土抗蚀系 数明显提高， 粉煤灰掺量5 0 ％时， 在高浓度硫酸盐溶液中混凝土的抗蚀系数仍保持在 0 ． 9 8以上， 而基准混凝土仅 为 0 ． 8 3 。 【 关键词】 混凝土； 硫酸盐腐蚀； 粉煤灰； 减水剂 【 中图分类号】 T U 5 2 8 ． 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 — 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 0 9— 0 0 2 2— 0 2 随着高性能混凝土研究的发展， 高效减水剂、 粉煤 灰等在混凝土中大量应用。尽管国内外已有一些学者 对 外加剂 与矿物 掺和 料对 混凝 土抗 硫 酸盐 侵蚀 的作 用进行了研究 ， 但混凝土结构受腐蚀的耐久性问题十 分 复杂 ， 迄今所取得的成果还不够完善 ， 其 系统性及作 用机理仍值得进一步深入研究。因此， 本文在普通混 凝 土基础上 ， 掺加高效减水剂和不同掺量的粉煤灰 ， 对 混 凝土的抗硫酸盐侵蚀 性能进行 了试验 研究 ， 为解决 公路、 桥梁等严酷环境下的混凝土结构腐蚀破坏问题 提供理论依据 。 1 原材料及试验方法 1 ． 1试验用原材料 P 0 4 2 ． 5普通 硅酸盐水 泥 ； I 级粉 煤灰 ； 河砂 ， 细 度 模 数 2 ． 7 ， I I区 中砂 ， 密 度 为 2 6 0 0 k gm～； 1 0～ 2 0 m m连续级配碎石 ， 密度为 2 7 5 0 k g m～； 萘 系非 引 气型高效减水剂 ， 与水泥适应性 良好 ， 减水率大于 2 0 ％。各原材料性能均满足国家标准要求。 [ 2 ] O P o u p a r d ， V L H o s t i s ， s C a t i n a u d ， I P e t r e - L a z a r ． C o r r o s i o n d a m - a g e d i a g n o s i s o f a r e i n f n r c e d c o n c ret e b e a m a f t e r 4 0 y e a r s n a t u r a l e x p o s u r e i n ma r i n e e n v i r o n me n t[ J ] ． C ． C ． R ． ， 2 0 0 6， 3 6 ：5 0 4— 5 2 0． [ 3 ] T U Mo h a mm e d ， N O t s u k i ， H H a m a d &C o r r o s i o n o f s t e e l b a r s i n e r a ( ：k e d c o n c ret e u n d e r m a ri n e e n v i r o n m e n t f J ] ． J o u r n al o f Ma t e r i — a 1 8 i n C i v i l E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 3 ， 1 5 ( 5 ) ： 4 6 0—4 6 9 ． [ 4 ] A A n d E s ， T A c o s t a ， M M M i g u e 1 ． R e s i d u a l l i f e of c o r r o d i n g r e i n — f o ree ( 1 e o n e r e t e s t r u e t u res i n m a ri n e e n v i r o n m e n t f J 1 ． J o u rna l o f Ma t e ri a l s i n C i v i l E n g i n e e ri n g ， 2 0 0 3， 1 5 ( 4 ) ： 3 4 _4—3 5 3 ． [ 5 ] 巴恒静， 张武满 ． 水灰比与应力水平对混凝土氯离子渗透性影 响[ J ] ． 武汉理 工大学学报 ， 2 0 0 6， 2 8 ( 5 ) ： 4 5— 4 7 ． [ 6 ] P C a s t ro， 0 T D e R i n c o n ， E J P a z i n i ． I n t e r p r e t a t i o n o f c h l o ri d e p r o — fi l e s f r o m c o n c r e t e e x p o s e d t o t r o p i c a l ma r i n e e n v i r o n me n t s[ J ] ． C． C． R．， 2 0 01， 3 1： 5 2 9 —5 3 7 ． 【 7 ] 王铁成 ， 郭小强 ， 阎西康 ．海水侵 蚀环境下混凝 土结构寿命 的 研究 [ J ] ． 东南大学学报 ( 自然科学版 ) ， 2 0 0 2 ， 3 2 ： 2 5 1—2 5 3 ． 1 ． 2混凝土配合 比 为了研究减水剂的掺入和不同粉煤灰掺量对混 凝土抗硫酸盐侵蚀 性能的影 响， 采用 粉煤灰 等量取 代 水泥法， 粉煤灰掺量分别为 2 0 ％、 3 0 ％、 4 0 ％和 5 0 ％， 减水剂掺量确定为 0 ． 8 ％， 混凝土配合比见表 1 。 表 1 混凝 土配合 比 ．． ．． 水泥粉煤灰 水 砂 石 减水剂 编号 ／k g ． m - 3／ k g． m - 3／k g．m - 3／k g ． m - 3／k g．m - 3／ ‘ ／ ％ 1 ． 3试验方法 【 8 J M A P e c h— C a n u l ， P C a s tr o ． C o r r o s i o n m e asu r e m e n t s o f s t e e l r e i n — f o ree me n t i n c o n c ret e e x p 0 s e d t o a t r o p i c a l n l a l Ti n e a t mo s p h e re [ J ] ． c ． c ， IL ， 2 0 0 2 ， 3 2 ： 4 9 1— 4 9 8 ． [ 9 ] 牛荻涛 ．混凝土结构耐久性 与寿命预测[ M] ．北京 ： 科学 出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 1 O ] 黄慎江， 曾严红． 从混凝土渗透性评价混凝土耐久性[ J ] ． 工 程与建设。 2 0 0 6， 2 0 ( 2 ) ： 1 6 2 — 1 6 3 ， 1 6 9 ． [ 1 1 ] 吴瑾 ， 程吉昕 ．海洋环境下钢筋混凝 土结 构耐久性评估 [ J ] ． 水力 发电学 报， 2 0 0 5， 2 4 ( 1 ) ： 6 9—7 3 ． [ 1 2 ] 管 昌生 ， 王 雨齐 ．基于渗透性 的混凝 土耐久性评 价方法研究 [ J ] 。 国外建材科技， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 2 ) ： 2 2 — 2 4 ， 3 O ． [ 收稿日期] 2 0 1 0— 0 5— 0 5 [ 作者简介】 彭志珍 ( 1 9 8 5一 ) ， 男 ， 湖南 双峰人 ， 在读硕 士 ， 研 究方 向 ： 海工混凝土的耐久性 与寿命预测。 史延 田： 粉煤灰 与减水剂对混凝土抗硫酸盐性能影响 混凝 土抗硫酸盐侵 蚀试 验没 有标 准方法 ， 往往 沿 用水泥抗硫酸盐试验的方法， 但水泥净浆试件不符合 混凝 土的实际情 况 ， 不适 用 于混凝 土工程 。为缩短 腐 蚀试验 时间 ， 本研 究采 用 4 0 m m4 0 m m1 6 0 ra m 的小 尺寸混凝 土试件 ， 成 型后 2 4 h 拆模 ， 标 准养护在 2 8 d后 进行硫酸盐侵蚀 试验 ， 浸泡 5 6 d后 ， 取 出试块进行抗压 强度测试 ， 每组 3块 。 采用无水 N a ： s O 配制侵蚀溶液， 其中， s 0 ； 一 离子 浓度分别 为 3 0 0 0 、 6 0 0 0 、 1 2 0 0 0 、 1 8 0 0 0 m g ／ L 。 参照《 水泥抗硫酸盐侵蚀快速试验方法》 ， 以混凝 土抗蚀系数表示各种配合比混凝土的抗侵蚀能力 ， 即 在侵蚀溶液中浸泡的混凝土抗压强度值与在清水 中 养护相应龄期的混凝土抗压强度测试值之比。 2试验结果与分析 2 ． 1 新拌混凝土的工作性 新拌混凝 土坍落度及坍 落度经时损失试验结果 见表 5 。 表 1 混凝 土坍落度 m m 可见 ， 掺加 减水剂 和粉煤灰后 ， 混凝土的坍落度 明 显高于基准混凝土， 而坍落度经时损失小于基准混凝 土 ， 并且 ， 拌 和物 保 水性 良好 。随着粉 煤 灰掺 量 的增 加 ， 混凝土拌合物的坍落度呈现出先升高后降低的趋 势。其原因主要是粉煤灰的需水量比较小， 同时， 粉煤 灰的形态效应和微集料效应共 同作用的结果。 2 ． 2硫酸盐侵蚀试验结果 在清水 中浸泡 的试件 ， 表面 无裂缝 ， 边角无 破损 。 在硫酸盐侵蚀溶液 中浸 泡的试 块 ， 表 面有明显裂缝 ， 边 角不 同程 度破损 ， 个 别 试块 出现 较宽裂 缝 ， 表面 有 凸 起 、 胀裂现象 ， 以基准 混 凝 土试 件 在 1 8 0 0 0 m g ／ L的硫 酸钠溶液中的腐蚀现象最为严重， 掺加减水剂和粉煤 灰混凝 土的腐 蚀程度均低于基准混凝土 。混凝土在 高 浓度硫 酸盐溶液 中的腐 蚀程 度高 于低浓 度 ， 且 随着粉 煤灰掺量的增加， 试件受硫酸盐侵蚀破坏程度降低。 各组混凝 土试件 的抗蚀系数试验结果见 图 1 。 由图 1 可见 ， 掺加 减水剂 和 粉煤灰 混凝 土的抗 蚀 系数均高于基准混凝土， 随着粉煤灰掺量的增加， 混凝 土的抗蚀系数增大 ， 且 在 高浓度硫 酸盐溶 液 中仍 能保 持较高的抗蚀系数 ， 当 粉煤灰 掺量 为 5 0 ％时 ， 在 s 0 一 离 子浓度 为 1 8 0 0 0 m g ／ L的硫 酸盐 溶液 中抗蚀 系 数仍 1 ．0 0． 8 簸 0．6 髫 0．4 0．2 0．O O 3 O o 0 6 0 o o 1 2 0 0 0 l 8 o o O 侵蚀溶液， 埘 g L 一 ’ ) 图l 不 同侵蚀溶液 中混凝土的抗蚀系数 在 0 ． 9 8以上 。混凝 土的腐蚀 程度 受硫 酸盐 溶液浓 度 影响较大， 随着硫酸盐腐蚀溶液浓度的增加 ， 各组混凝 土的抗蚀系数降低 ， 基准 混凝 土抗蚀 系数 降低 得 尤为 明显。这是由于， 高效减水剂可在保持新拌混凝土工 作性能的情况下， 使水胶比下降， 提高硬化混凝土的强 度。而粉煤灰掺量较高时， 早龄期的胶凝材料水化程 度较低 ， 孔隙率较大 ， 腐蚀 介质与混凝土水化产物反应 生成的产物迅速填充混凝土孔隙， 使得混凝土结构更 加致密 ， 从而提高 了混凝 土 的抗压强 度 。而 随着龄 期 的延长 ， 腐蚀程度增 加 ， 生成的膨胀产物产生较大 的内 应力， 导致混凝土开裂 ， 从 而使混凝 土的抗压强 度 降低。 3结语 ( 1 ) 采用高效减水剂和 I 级粉煤灰可配制出粘 聚性和保水性 良好 、 坍落度经时损失率较低 、 抗硫酸盐 侵蚀性 能 良好 的混凝 土。 ( 2 ) 随着腐蚀溶液浓度的增加 ， 混凝土的抗蚀 系数 降低 ， 基 准混凝土最 为明显 。随着粉 煤灰 掺量 的 增 加 ， 混凝 土的抗硫 酸盐侵蚀性 能提高 ， 在高浓度硫酸 盐溶液中抗蚀系数仍能保持在 0 ． 9 8以上， 而基准混凝 土仅 为 0 ． 8 3 。 参考 文献 [ 1 ] 陈栓发．高性能混凝土应力腐蚀与腐蚀疲劳特性研究[ D] ． 西安 ： 长安大学 。 2 0 0 4： 5—6 ． [ 2 ] 王泽 ． 滨海盐渍地区抗硫酸盐侵蚀混凝土的研究与应用[ J ] ． 筑路 机械 与施工机械化 ， 2 0 0 2， 1 9 ( 3 ) ： 2 2—2 4 ． [ 3 ] 石 明霞 ， 谢友均 ， 刘宝举 ．水泥 一粉煤 灰复合胶凝材 料抗硫酸 盐结晶侵蚀性[ J ] ．建筑材料学报， 2 0 0 3 ， 6 ( 4 ) ： 3 5 0 — 3 5 5 ． [ 4 ] 杨德斌 ， 等 ．外加剂与矿物 掺和料对混凝 土抗硫酸盐 侵蚀 的 有效性研究[ J ] ． 混凝土， 2 0 0 3 ， ( 4 ) ： 1 2一 l 5 ． [ 收稿 日 期】 2 0 1 0 — 0 7 — 2 2 [ 作者简介] 史延田( 1 9 6 8 一) ， 男， 哈尔滨人， 高级工程师， 从 事建筑材料研究 工作 。