玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土硫酸盐腐蚀试验研究.pdf
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1、2 0 1 4年第 5 期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 2 01 4 No 5 Ma v 玄武岩一 聚丙烯混杂纤维混凝土硫酸盐腐蚀试验研究 王学志 , 贺晶晶, 邹浩飞 , 郑淑 文, M U S t a P h a A b d U 1 h a d 1 ( 辽宁工业大学土木建筑工程学院, 锦州 1 2 1 0 0 1 ) 摘要 : 通过对单掺 和三种 不同混杂比例混掺的方式 , 以体积掺加率 O 3 、 0 6 、 0 9 、 1 2 将玄武岩 、 聚 丙烯纤 维掺入普通 C 3 0混凝土 中形成混杂纤维混凝土
2、, 对其进行 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d 龄 期的抗硫 酸盐腐蚀性能试验研究。结果表 明 对基体 混凝 土在龄期为 7 d的抗压强度耐蚀 系数提 高最为显著 的是 单掺 纤维 系列与 1 1 、 1 :2混杂纤维 系列纤维 混凝土 各 系列纤维对基体混凝土 1 4 d耐蚀 系数提高的最佳纤维掺加 率在 O 3 附近 ; 单掺聚 丙烯纤维 系列、 单掺玄 武岩纤维 系列对基体 2 8 d耐蚀 系数提 高的最佳纤 维掺加率分别在 0 3 、 0 9 附近。 总体 上混杂纤维系列纤 维混凝土 的抗硫 酸静 泡腐蚀 能力优 于单掺纤维 系列纤维混凝土。 关键词 : 玄武岩 纤维; 聚丙烯纤
3、维; 混杂纤维混凝 土; 硫酸盐腐蚀 Ab s t r a c t :Us i n g d i f f e r e n t ma n n e r s o f t h e s i n g l e r a t i o a n d t h r e e d i f f e r e n t h y b ri d r a t i o s a n d a d d i n g t h e b a s a l t a n d p o l y p r o p y l e n e fi b e r s i n t h e o r d i n a r y C3 0 c o n c r e t e w i t h t
4、h e v o l u me mi x i n g r a t i o s o f 0 - 3 ,0 6 ,0 9 a n d 1 - 2 , h y b ri d fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s p r o d u c e d , a n d t h e s u l p h a t e r e s i s t i n g c o r r o s i o n p r o p e r t i e s o f 7 d , 1 4 d , 2 8 d c o n c r e t e s p e c i me n s a r e t e
5、 s t e d f o r T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e 7 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h c o rro s i o n r e s i s t a n c e c o e f f i c i e n t o f t h e ma t rix c o n c r e t e i s mo s t s i g n i fi c a n t l y i mp r o v e d b y s i n g l e d o p e d fi b e r a n d 1 : 1 1 : 2 h y b
6、 rid fi b e r o f fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e T h e o p t i ma l mi x i n g a mo u n t o f t h e fi b e r s i s a b o u t 0 - 3 wh i c h c a n i mp r o v e t h e 1 4 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h c o r r o s i o n r e s i s t a n c e c o e f fi c i e n t mo s t s i g n i fi
7、 c a n t l y A n d t h e o p t i ma l mi x i n g a mo u n t of s i n g l e d o p e d p o l y p r o p y l e n e fi b e r a n d s i n g l e d o p e d b a s a l t fi b e r a r e 0 _ 3 a n d 0 9 f o r 2 8 d c o r r o s i o n r e s i s t a n c e c o e f f i c i e n t Ov e r a l l s u l p h a t e s t a t
8、i c b u b b l e c o rro s i o n r e s i s t a n c e c a p a c i t y o f h y b r i d fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s b e t t e r t h a n t h a t o f s i n g l e d o p e d fi b e r r e i n for c e d c o n c r e t e Ke y wo r d s :B a s a l t fi b e r ; P o l y p r o p y l e n e fi b e
9、 r ; Hy b r i d fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e ; S u l f a t e c o rro s i o n 中图分类号 : T V 3 1 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 5 5 O O 5 0前言 混凝土抗硫酸盐腐蚀性是指混凝土在硫酸盐 环境条件下 保持原性能的性质。我国已有许多关 于 混凝 土抗 硫 酸 盐 腐 蚀 性 的 研究 ,研 究 方 法 也 很 多 , 如 : 膨胀试验法( P法 ) 、 浸泡抗蚀试验法( K法 ) 和硫酸盐等级法l 1
10、l。国外对混凝土抗硫 酸腐蚀的研 究也 已经很 成熟 ,主要 代表有 圄 :美 国 A S T M C 4 5 2 0 6标 准和 A S T M C 1 0 1 2 0 4标准 的砂浆条 膨胀法 、 A S T M E 6 3 2 8 2 ( 1 9 9 6年修 订 ) 的加速试 验法等。 欧洲 E N 2 0 6 -1 : 2 0 0 0将硫酸盐对混凝土的 侵蚀划分为轻度化学侵蚀( X A1 ) 、中度化学侵蚀 ( X A 2 ) 和高度化学侵蚀( X A 3 ) 。 混杂纤维混凝土( H F R C ) 是指在混凝土基体中 加入两种或两种 以上不同纤维或不 同几何特性 的 同一品种纤维而
11、组成的纤维混凝土。国内外大量研 究表 明 3 - 6 3 : 将不同品种纤维或不同特性的纤维按一 定 比例混杂掺入混凝土基体 中, 可取长补短 , 发挥 各 自优势 、 产生混杂效应 , 使混凝土基体性能在多 基金项 目: 辽宁省教育厅 基金项 目( L 2 0 1 1 1 0 3 ) ; 辽 宁省百千 万人才千人层 次项 目( 2 0 1 1 9 2 1 0 5 9 ) 。 一 5 0 一 相 、 多结构、 多层次上得到改善 。本研究选用了低弹 性模量 的聚丙烯纤维与高 弹性模量 的玄武岩纤维 以单掺 、 不同比例混掺到 C 3 0混凝中 , 对其 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d龄期
12、的抗硫酸盐腐蚀性能进行试验研究。 1 试 验设 计 1 1 试验 用原 材料 水泥 : 3 2 5 A级矿 渣硅 酸盐水 泥 。 骨料 : 符合 J G J 5 2 普通混凝土用砂 、 石质量及 检验方法标准 同要求 ,细骨料采用天然河砂( 中 砂 ) , 砂 率 0 3 ; 粗骨 料采 用粒 径小 于 2 0 m m 的碎石 。 水 : 普通 自来水 , 符合 J G J 6 3 -2 0 0 6 ( E凝土用 水标准 8 要求。 纤维 : 本试验选用两种纤维 : 玄武岩纤 维和聚 丙烯纤维, 纤维的性能指标见表 1 。 1 2 试验配合 比设计 根据 J G J 5 5 2 0 l 1 普
13、通混凝 配合 比设计 规 程 配制 C 3 0普通混凝土 , 水灰 比 0 5 , 具体配合 比 见表2 。选低弹模聚丙烯 、 高弹模玄武岩两种纤维 , 以 0 - 3 、 0 6 、 0 9 、 1 2 的掺加量 、 以单掺 和不 同 混杂 比( 1 : 1 、 1 : 2 、 2 : 1 ) 的方式掺人普通 C 3 0混凝土 中 王学志 , 贺晶晶 , 邹浩飞, 等 玄武岩一 聚丙烯混杂纤维混凝土硫酸盐腐蚀试验研究 表2 试验用 C 3 0 混凝土配合比 k g m 1 4试 验步 骤 制成混杂纤维混凝土。 1 3 试验 方法 本试验模拟长期处于含 5 硫酸钠工业废水 中 的混凝土 , 测
14、试其耐硫酸盐腐蚀性能。 采用 l O O mm x 1 0 0 m mx l O O mm的立方体试件 , 每组 3块。试件的制 作过程 , 投料次序 、 搅拌时间、 搅拌方式等对混凝土 的各种性能都有直接影响【 圳。本试验采用强制式搅 拌机搅拌 , 首先将砂 、 石子倒人搅拌机 干拌 3 0 s , 再 加入水泥和纤维干拌 3 0 s , 最后加入水湿拌。将拌好 的纤 维混凝土装入试模后 放在振动 台上振捣成 型。2 4 h后拆模 , 拆模后 即放人温度为( 2 0 2 ) , 相 对湿度 9 5 以上 且室内湿度均匀的标准养护室进 行养护 。将试件在标准养护室养护 2 8 d取 出, 放入
15、 5 的硫 酸钠 溶 液 中浸 泡至 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d龄期 ,测试 其抗压 强度并 与同龄期标准养护的普通混凝土试 件进行 比较 。以抗压强度耐蚀系数来评价混凝土抗 硫酸盐浸泡腐蚀性能。 首先将混凝土试件从标准养护室取出 检查表 面尺寸 ; 接着将试件放入水槽 中 。 相邻试件之间保 持 2 0 ra m距离整齐排放 ,试件与水槽侧壁距离不小 于 2 0 ram, 水槽放在室外 , 尽量与实际环境接近 ; 然 后将配制好的 5 硫酸钠溶液倒入水槽内。溶液至 少超过试 件上表面 2 0 m m, 开始浸泡 , 每隔 7 d换一 次硫酸钠溶液 , 使水槽 内的硫酸钠溶液浓度保
16、持在 5 。最后将浸泡至规定龄期的试件从水槽中取 出 在 自然条件下风干 ,检查其表 面有无明显变化 随 后测 其抗 压 强度 。 2 试 验 结果分 析 2 1 试 验结 果 如 上试 验 步骤 进 行 试验 , 混 凝 土抗 压 强度 耐 蚀 系数应按式( 1 ) 进行计算 : =-xl O 0 式 中 , 为抗 压 强度 耐 蚀 系数 , ; 为 浸泡 至 规定龄期混凝土的抗压强度 , M P a ; 。 为同龄期标 准 养护 的一 组对 比试 件 的抗 压强 度 , MP a 。 表 3混凝土硫酸盐浸泡试验结果 一 5l一 2 0 1 4年第 5期 混凝土与水泥制 品 总第 2 1 7
17、期 各指标取值及计算均按 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普 通 混凝 土 长期 性 能和 耐久 性 能试 验方 法 标 准 中的 相关规定进行 , 具体试验结果见表 3 。 2 2 结 果分 析 将表 3的混凝 土抗硫 酸盐腐 蚀试 验结果绘 制 成散点折线图, 图 1 图 3分别表示混凝土 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d抗硫酸盐腐蚀试验。 、 惜 甚 蝗 憩 出 1描 翅 毽 窿 憩 O O3 0 6 0 9 1 _ 2 纤维掺量 图 1 纤维混凝土 7 d硫酸盐浸泡试验结果 纤维掺量, 图 2 纤维混凝土 1 4 d 硫 酸盐浸泡试验结果 纤 维掺 量 图 3
18、纤 维 混 凝 土 2 8 d硫 酸盐 浸 泡 试 验 结 果 由图 1可知 , 纤维在低掺量下对混凝土基体 7 d 耐硫酸盐腐蚀的抗压强度耐蚀系数有提高作用 。单 掺 0 3 玄武岩纤维时 , 对基体的抗压强度耐蚀系数 没什么影响; 而在掺量为 0 6 和 0 9 时 , 对基体的 抗压强度 耐蚀系数有 明显提高作用 ;掺量在 1 2 时 ,对基体 的抗压强耐蚀 系数有降低作用 。单掺 O - 3 和 0 6 聚丙烯纤维时 , 对基体的抗压强度耐蚀 一 5 2一 系数有 明显提高作用 ; 掺量为 0 9 和 1 2 时 , 对基 体的抗压强度耐蚀系数有降低作用。1 : 1与 l : 2混杂
19、纤 维 系 列在 掺 量 为 0 _ 3 、 0 6 、 0 9 时均 对 抗 压 强 度耐蚀系数有提高作用 , 其中掺量为 0 6 时最为显 著 : 而在掺量为 1 2 时 , 对基体的抗压强耐蚀系数 有降低作 用 。2 : 1 昆杂纤 维系列 在掺 量为 0 3 、 0 6 、 0 9 时均对抗 压强度耐蚀系数有提高作用 , 其中掺量为 0 3 时最为显著 ; 而在掺量为 1 2 时, 对基体的抗压强度耐蚀系数有降低作用 。因此 , 单 掺玄武岩纤维系列及单掺聚丙烯纤维系列与 1 : 1 、 1 : 2混杂纤维系列纤维混凝土对基体混凝土 7 d龄期 的抗 压强 度耐 蚀 系数 提高 的最佳
20、 纤维 掺 加率 在 0 6 附近 , 其 中, 混杂纤维混凝土优于单掺纤维混 凝土 。 由图 2可知 ,纤维在低掺量 下对混凝 土基体 1 4 d抗压强度耐蚀系数有 明显改善作用。单掺玄武 岩纤维系列在掺量为 0 3 、 0 6 、 0 9 时 ,对基体 的抗压强度耐蚀 系数有 明显提高作用 并在掺加量 为 0 6 时表现最佳 ; 而掺量在 1 2 时 。 对基体 的抗 压强度耐蚀系数有降低作用。单掺聚丙烯纤维系列 在掺量为 0 3 、 0 6 、 0 9 、 1 2 时 , 均对基体的抗 压 强度 耐蚀 系数有 明显提 高 作用 , 并 在 纤 维 掺加 量 为 0 - 3 和 0 6 时
21、最为明显 , 随着掺加量的增加 , 对 基体 的抗压强度耐蚀系数 的提高幅度有减少趋势 。 1 : 1混杂纤维 系列在掺量 为 0 3 、 0 6 、 0 9 时均 对抗压强度耐蚀系数均有不同程度的提高作用 , 其 中掺量为 0 3 、 0 6 时最为显著 ; 而在掺量 为 1 2 时 对基体的抗压强度耐蚀系数有降低作用。1 : 2混 杂纤 维系列在所有掺量 内均对抗 压强度耐蚀 系数 有提高作用 , 其中掺量为 0 3 时最为显著 ; 而后随 着纤维掺量的增大 , 对基体 的抗压强耐蚀系数提高 幅度有降低趋势。 2 : 1 混杂纤维系列在掺量为 0 3 、 0 6 、 0 9 t ,j -
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- 玄武岩 聚丙烯 混杂 纤维 混凝土 硫酸盐 腐蚀 试验 研究
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