复杂水溶液环境下灌浆材料耐侵蚀性能的试验研究.pdf
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1、2023年第6 期(总第40 4期)Number 6 in 2023(Total No.404)doi:10.3969/j.issn.1002-3550.2023.06.003混凝土ConcreteTHEORETICALRESEARCH理论研究复杂水溶液环境下灌浆材料耐侵蚀性能的试验研究周红红1,2,刘军1,李瑶1(1.沈阳理工大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳1 1 0 1 5 9;2.沈阳建筑大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳1 1 0 1 6 8)摘要:通过研究复杂的水溶液环境对灌浆材料的力学性能和耐侵蚀性能的影响,探索灌浆材料在复杂水溶液中的力学性能和耐侵蚀性能的变化趋势。结果表明,灌浆材
2、料浸人盐环境2 8 d后再放入NaOH水溶液对灌浆材料的抗压强度无不利影响,而先浸人NaOH水溶液而后浸入盐溶液中,对长期的抗压强度有不利的影响。灌浆材料除了在5%NaSO4侵蚀2 8 d后浸入1 0%NaOH水溶液的环境中的耐蚀系数在9 0、1 5 0 d时是小于1.0 的,而在其他复杂水溶液环境及龄期下,灌浆材料的耐蚀系数均大于1.0,说明灌浆材料在除了在5%NaSO4侵蚀2 8 d后浸入1 0%NaOH水溶液的环境中都着优异的耐侵蚀能力。同时通过对灌浆材料的侵蚀截面图片进行对比,进而对灌浆材料的侵蚀情况进行分析。关键词:复杂水溶液环境;灌浆材料;耐侵蚀性能中图分类号:TU528.01Ex
3、perimental study on corrosion resistance of grouting materials in complex aqueous solution environment(1.School of Materials Science and Engineering,Shenyang Ligong University,Shenyang 110159,China;2.School of Materials Science and Engineering,Shenyang Jianzhu University,Shenyang 110168,China)Abstra
4、ct:By studying the effect ofcomplex aqueous solution environment on the mechanical properties and corrosion resistance of groutingmaterial,to explore the changing trend of grouting material performance in complex aqueous solution.The results show that the compressivestrength of the grouting material
5、 is not adversely affected by the immersion of the grouting material in the salt environment for 28 days andthen in the NaOH aqueous solution,but first in the NaOH aqueous solution and then in the salt solution,has a detrimental effect on long-termcompressive strength.The corrosion resistance coeffi
6、cient of grouting material was less than 1.0 at 90 d and 150 d in the environment of10%NaOH water solution after 28 days of 5%NasO4 corrosion,and in the other kinds of complex water solution environment and age,thecorrosion resistance coefficient of grouting materials were more than 1.o.The results
7、showed that the grouting material had excellent corrosionresistance except in the environment where the grouting material was immersed in 10%NaOH solution after 28 days of 5%NasO4 corrosion.At the same time,the erosion situation of grouting material is analyzed by the erosion section picture of grou
8、ting material.Key words:complex aqueous environment;grouting material;corrosion resistance文献标志码:AZHOU Honghongl2,LIU Jun,LI Yao!文章编号:1 0 0 2-3 5 5 0(2 0 2 3)0 6-0 0 1 0-0 5盐水泥制备混凝土来提高其耐盐碱能力。如赵军等 2-3 在混0引言凝土的抗氯离子、抗硫酸盐侵蚀性能的研究中,表明了硫盐碱地区土壤中含有大量的盐类与碱类物质,混凝土铝酸盐水泥混凝土相比普通硅酸盐水泥混凝土具有更好建筑在服役过程中,除了会出现开裂、脱落等耐久性问
9、题,的抗侵蚀能力。因此,在盐碱地区的复杂环境中,更倾向采还会出现盐碱侵蚀现象,这对混凝土材料的耐久性提出严用硫铝酸盐水泥制备混凝土修补用灌浆材料。对于盐碱地峻考验。混凝土出现裂缝及开裂是建筑物的常见问题之区的复杂环境,刘向南研究了复杂的水溶液双重侵蚀环境一,对混凝土裂缝进行修补,也是提高混凝土服役性的一种对硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥胶砂试件的影响,得出常见措施。在混凝土建筑的维护与维修过程中,灌浆材料作了在高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀环境中,水泥胶砂试件为修补材料的一种,因其价格低廉、工作性好、耐久性能优虽然外观无明显侵蚀破坏特征,但是抗蚀系数下降,胶砂良,广泛应用于混凝土制品的裂缝修补当中。
10、而用于盐碱地试件难以抵抗双重侵蚀溶液的侵蚀破坏作用的结论。对区复杂环境下混凝土修补用灌浆材料,不仅需要具备优良复杂水溶液环境对混凝土制品的研究,也是混凝土耐久性的工作性能,还需提升其在盐碱环境下的服役能力。研究的一个重要课题。在盐碱环境下,特别是氯离子、硫酸盐及碱性等条件综上所述,各学者均选用了硫铝酸盐水泥作为胶凝材下,混凝土的耐久性显得尤为重要,许多学者使用硫铝酸料以此来提高混凝土制品的耐盐碱侵蚀能力,且均取得了收稿日期:2 0 2 2-0 3-0 6基金项目:国家自然科学基金(5 1 9 7 2 2 1 4)10一定的研究成果,但大部分研究成果均限于混凝土制品,对于修补用灌浆材料制品的研究
11、较少。且在盐碱的侵蚀条件下,绝大多数研究集中在单一的水溶液侵蚀环境,对于复杂的水溶液环境,特别是盐与碱的双重侵蚀环境,对灌浆材料的耐侵蚀性能的研究更少,因此,对硫铝酸盐水泥基灌浆材料在复杂环境下的耐盐碱侵蚀研究显得尤为重要。1原材料与试验方法1.1原材料及配合比硫铝酸盐水泥RSAC42.5:唐山六九水泥有限公司生产,密度为2.8 6 g/cm,符合GB204722006硫铝酸盐水品种SiO2RSAC42.542.22P052.555.64表2粉煤灰的化学成分SiO2Al.0;Fe.O,CaoTiO,K.0MgoSO;Na20Loss48.3237.535.454.321.21.110.80.7
12、60.30.19表3矿粉的化学成分CaoSiO2Al.O;MgoSOTiO2 Na,OK.0Fe.O3Loss41.5828.0216.037.92.561.610.90.640.370.39为了达到灌浆材料良好的性能要求,采用以下外加剂:(1)消泡剂:其主要组分硅油,为河南冠豪化工有限公司生产的有机硅消泡剂。(2)减水剂:上海臣启化工科技有限公司生产的高效聚羧酸减水剂。(3)缓凝剂:河南省郑州市卧龙化工生产工业级9 9%的葡萄糖酸钠。灌浆材料中胶凝材料与石英砂比值为1:1,胶凝材料RSAC42.5的掺量为胶凝材料总量的7 5%,PO52.5为10%,粉煤灰为5%,矿粉为1 0%;水灰比为0.
13、2 5,聚羧酸减水剂的掺量为0.3 5%;缓凝剂的掺量为0.0 6%;消泡剂的掺量为0.3%。灌浆材料的基本性能如表4所示。表4灌浆材料的基本性能流动度/mm抗压强度/MPa初始30min1d3d28d1d3d28d3312801.2试验方案将配制好的灌浆材料,利用水泥胶砂搅拌机进行搅拌,搅拌结束后将灌浆材料装人到1 6 0 mmx40mmx40mm的模具当中,放人到环境温度为(1 5 1),湿度为9 0%的养护箱中养护,用以模拟地下空间环境条件,养护1 2 h后脱模。参照GB/T504482015水泥基灌浆材料应用技术规范 5 、GB/T50082一2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性
14、能试验方法标准 以及GB/T7492008水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法7 的要求,采用水溶液全浸泡法,将灌浆材料放置在复杂水溶液环境中分别养护至2 8、9 0、1 5 0 d龄期,测试灌浆材料在复杂的水溶液中的抗压强度、抗折强度,记录试验数据,并计算出耐蚀系数,分析灌浆材料在复杂环境中泥要求。PO52.5级水泥:诸城市杨春水泥有限公司生产,密度为3.1 5 g/cm,细度及安定性均合格。粉煤灰:河北省石家庄市灵寿县广茂矿产品加工厂生产的I 级粉煤灰,密度为2.42 g/cm,烧失量为5.7%。矿粉:山东鑫瑞杰化工有限公司生产,S95级,颜色为白色,密度为2.8 6 g/cm。石英砂:河南省郑州市巩
15、义市恒鑫滤料厂生产,表观密度为2 40 0 kg/m,堆积密度为1 5 1 0 kg/m,细度模数为2.4。水:自来水。原料主要化学成分如表1 3 所示。表1 水泥的化学成分分析CaoAl,O;24.928.2437.6753.9362.685.318 6.8349.469%SO;Mgo15.1310.553.4122.72%的耐侵蚀性能。我国盐碱地区的主要分布于华北平原、西北内陆及滨海地区,盐碱含量高,盐的主要成分为CI和SO。根据盐碱含量%及成分,针对复杂的盐碱地水溶液条件,试验设定侵蚀盐溶液为质量分数为5%的CI-和SO,侵蚀碱溶液为质量分数为1 0%的OH。根据盐与碱的双重侵蚀环境,试
16、验设定了6 种复杂的水溶液环境进行试验,分别为5%NaCl+10%NaOH水溶液环境、5%NaSO+10%NaOH水溶液环境、灌浆材料在10%NaOH浸泡2 8 d后浸人5%NaCI水溶液环境、灌浆材料在1 0%NaOH浸泡2 8 d后浸人5%NaSO4水溶液环境、灌浆材料在5%NaCI浸泡2 8 d后浸人1 0%NaOH水溶液环境、灌浆材料在5%NaSO4浸泡2 8 d后浸人1 0%NaOH水溶液环境,试验中另设计水环境为对照组。1.3试验方法1.3.1力学性能的测试参照标准GB/T17671一1 9 9 9 水泥胶砂强度检验方法(ISO法)8,采用水泥胶砂抗折抗压试验机进行检测,测定灌浆材
17、料的抗折强度和抗压强度。1.3.2耐蚀系数的测试 7抗折强度/MPa耐蚀系数的计算式为K 蚀=R液/R水式中:K蚀抗蚀系数;R液一试件浸泡在侵蚀溶液中至一定龄期时的抗折强度,MPa;R水一试件浸泡在水中至一定龄期时的折强度,MPa。当K蚀0.8 认为试件抗侵蚀不合格,即试件遭受侵蚀破坏。2试验结果与讨论2.1复杂的水溶液环境对灌浆材料抗压强度的影响将灌浆材料浸泡到6 种复杂的水溶液环境中,测试2 8、90、1 5 0 d 龄期的抗压强度,图1 为复杂水溶液环境对灌浆材料抗压强度的影响。从图1 可以看出,随着龄期的增长,灌浆材料在水中、在5%NaC1浸泡2 8 d后浸入1 0%NaOH11Fe2
18、O;3.001.763.403.37TiO20.920.41K,00.631.36Na.00.501.10Loss0.360.31(1)口H,O5%NaCI+10%NaOH5%NaSO,+10%NaOH10%NaOH浸泡2 8 d后浸人5%NaC1至龄期10%NaOH浸泡2 8 d后浸人5%NaSO,至龄期1005%NaCI浸泡2 8 d后浸人1 0%Na0H至龄期5%NaSO浸泡2 8 d后浸人1 0%NaOH至龄期806040200图1 复杂水溶液环境对灌浆材料抗压强度的影响水溶液环境以及5%NaSO4浸泡2 8 d后浸入1 0%NaOH水溶液环境的抗压强度都是增长的,也就是灌浆材料浸人氯
19、盐、硫酸盐环境2 8 d后再浸入碱环境至1 5 0 d,对灌浆材料的抗压强度无不利影响。而灌浆材料在1 0%NaOH浸泡28d后浸人5%NaCl水溶液环境以及1 0%NaOH浸泡2 8 d后浸入5%NaSO4水溶液环境中的抗压强度都是先增后减,即灌浆材料在先浸人NaOH水溶液而后浸人氯盐、硫酸盐水溶液中,对1 5 0 d的抗压强度有不利的影响,且抗压强度减小的程度大,分别减少了47.45%、3 6.5 8%。灌浆材料在5%NaCI+10%NaOH的复合水溶液环境中,抗压强度呈现出先减后增的趋势,减小的程度为8.8 5%,增加的程度为2 2.0 1%,增加的程度远大于减小的程度,而在5%NaSO
20、4+10%NaOH的复合水溶液环境中,抗压强度持续降低,当龄期为1 5 0 d时,抗压强度降低了2 7.3 9%,说明灌浆材料在NaCI与NaOH的双重侵蚀环境下,至1 5 0 d龄期时,对抗压强度是有利的,而在NaSO4与NaOH的双重侵蚀环境,对灌浆材料的抗压强度是不利的。且当龄期为1 5 0 d时,可以明显看出,灌浆材料的抗压强度在5%NaSO4+10%NaOH水溶液侵蚀环境、1 0%NaOH浸泡2 8 d后浸人5%NaCl、5%NaSO4水溶液环境的抗压强度都明显减小,而在5%NaCl+10%NaOH水溶液环境、5%NaCl、5%Na S O 4浸泡2 8 d后浸人1 0%NaOH水溶
21、液环境的抗压强度都是增加的。可能由于硫铝酸盐水泥具备的固化氯离子能力,当氯离子渗透人灌浆材料中,可以与水化产物钙矾石发生反应,生成相应的盐9,即使再将灌浆材料浸人到碱溶液中,生成的盐类仍能够抵抗碱溶液的侵蚀,而在硫酸盐侵蚀溶液中,侵蚀产物中有含SO的钙矾石生成,保证了水泥结构的稳定性,对试件的强度有利 3,进而能够抵抗碱溶液的侵蚀,因此在氯盐、硫酸盐溶液先侵蚀的情况下,都不会对灌浆材料的抗压强度产生不利影响。2.2复杂的水溶液环境对灌浆材料抗折强度的影响图2 为灌浆材料在复杂水溶液环境中抗折强度的变化趋势,可以明显看出,随着龄期的增长,灌浆材料除了在5%NaSO4浸泡2 8 d后浸入1 0%N
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