矿物掺合料对海洋混凝土结构硫酸盐侵蚀影响的试验研究

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1、文章编号：1007—046X(2014)0卜0034—04生态建材．：l_1矿物掺合料对海洋混凝土结构硫酸盐侵蚀影响的试验研究ExperimentalStudyofEfectofMineralAdmixtureonSulfateCorrosionofConcreteStructureunderSea-WaterEnvironment马志鸣，赵铁军z，王鹏刚z，卢峰2(1青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东青岛266100；2．青岛理工大学，山东青岛266033)摘要：对不同配合比混凝土试件在海洋水下

2、区进行现场暴露试验，通过实验室内对混凝土中硫酸根离子含量测定，研究腐蚀龄期、水胶比及矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响，探究硫酸盐在混凝土内部侵蚀机理。试验结果表明：侵蚀到混凝土试件内部的自由硫酸根离子含量与总硫酸根离子含量，随着侵蚀龄期和水胶比的不同而变化，同时向混凝土中掺入一定比例的粉煤灰、矿粉等矿物掺合料可以改善混凝土试件内部孔隙结构，有效提高其抗硫酸盐侵蚀能力，从而延长混凝土结构耐久性能。关键词：暴露试验；硫酸盐侵蚀；矿物掺合料；耐久性中图分类号：TU528．33文献标志码：A0前言的混凝土试件

3、，通过对不同因素下试件内部硫酸根离子的测定，探究海洋暴露环境下混凝土内部硫酸盐侵蚀机理，混凝土结构耐久性不足是引起其达不到设计使用寿命为实际海洋工程中混凝土结构的应用提供理论依据。的主要原因，如果在恶劣环境下，更易加速其耐久性劣化速率。海洋环境中含有大量侵蚀介质，随着水分快速侵入到1原材料与配合比混凝土结构内部，造成混凝土内部一系列物理化学反应，尤其以氯离子、硫酸根离子侵蚀最为严重。氯离子侵蚀作本试验用原材料均来自青岛本地，同时根据海洋腐蚀用导致混凝土内部钢筋锈蚀；硫酸根侵蚀作用表现为硫酸环境下硫酸根离子

4、试验结合考虑不同强度等级、不同矿物根离子与混凝土的水化产物发生化学反应，形成腐蚀产物，掺合料等因素，通过前期大量试验研究对比，从经济与实在内部膨胀压力作用下使混凝土发生破坏。海水盐度含量用等方面研究了7个混凝土配合比，见表1。在3．2％一3．7％，pH值在8~8．2之间，是一种天然强电解质表1混凝土配合比kg／m溶液，同时也是悬浮泥沙、溶解气体、生物以及腐败有机物的复杂混合体系，在海洋环境多种因素耦合作用下加剧了混凝土损伤程度。由于现代土木技术的发展，海洋暴露环境下混凝土结构越来越多，故研究实际暴露环境下

5、混凝土内部硫酸盐侵蚀机理尤为重要『1_。根据国内外研究试验，多为试验室环境下混凝土中硫酸盐侵蚀机理的研究，而对实际海洋暴露环境下混凝土内部硫酸盐侵蚀研究涉及较少[6-9]。基于上述原因，本文通过对不同混凝土试件进行海洋暴露试验，制备不同配合比基金项目：国家自然科学基金发展项目(50739001)，青岛市基础研究-联合基金计划项目(13．1．4—115-jch)34CoALAsH1／20142试验内容及试验方法2．1潮汐区暴露试验混凝土试块在标准养护室中养护28d后取出，取两个相对侧面为试验用面，其余四面用

6、环氧树脂(环氧树脂与固化剂体积比为3：1)密封，保证硫酸盐侵蚀为一维扩深度／mm散。为了防止运送过程中试块表面的环氧树脂层遭到破坏，(a)自由硫酸根等到环氧树脂完全干透后再送往海洋暴露试验区，并按照试验设计方案将试块放在规定腐蚀区域。由于水下区试块会受到水流的冲击，所以都用铁丝网尽量固定住。分别在6、12、16个月取出海洋暴露环境下试件，在试验室测定硫酸根离子含量随深度的变化曲线2．2分光光度计测定硫酸根含量将经过海洋实际暴露后混凝土试件进行烘干处理，用混凝土磨粉机对试件磨粉取样，置于密封袋中保存；用稀图

7、1C30混凝土在水下区的硫酸根离子分布硝酸(或蒸馏水)和无水硫酸钠配置硫酸钠标准溶液，根由图1可知，经过16个月侵蚀后混凝土试件中自由据不同的硫酸根离子质量和吸光光度值标定硫酸根离子曲硫酸根离子和总硫酸根离子含量均较侵蚀龄期6个月混凝线；本试验用755B型紫外线可见分光光度计(根据已标土试件高，且混凝土表层自由硫酸根离子随着侵蚀龄期的定的硫酸根离子曲线)测试溶液中的硫酸根离子质量含量，不同，变化幅度较大，分析其原因有，由于C30水灰比具体试验步骤如下所示：大，混凝土试件内部密实度不高，当侵蚀龄期较长时(1

8、6①取2g经过0．1mm筛子的混凝土粉末，用50mL个月)，硫酸根离子在混凝土表面形成的腐蚀产物导致表蒸馏水或稀硝酸(浓硝酸：水=15：85)浸泡，再振荡2h，层混凝土膨胀破坏，从而导致硫酸根离子快速渗入；而表浸泡24h；层总硫酸根离子含量随着侵蚀龄期的不同，变化较小，这②用慢速滤纸过滤试样，取25mL滤液加入比色管中；表明混凝土试件在腐蚀龄期为6个月时，其表层硫酸根离③在比色管中先加入2．5mL盐酸，再加入10mL混合子含量