大掺量粉煤灰海工混凝土耐久性探讨.pdf

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1、文章编号：1009—9441(2014)02—0021—05大掺量粉煤灰海工混凝土耐久性探讨①口口艾红梅。孑L靖勋，卢洪正，朱苏峰(大连理工大学建筑材料研究所，辽宁大连116024)摘要：在我国北方地区海洋环境下，混凝土结构的腐蚀现混凝土在海洋环境下受到的破坏作用主要包括以下象十分严重，采用大掺量粉煤灰来取代水泥，能够获得良好几个方面：的经济效益和环境效应。掺加粉煤灰能够增加混凝土密实1．1氯离子侵蚀度，进而提高混凝土抗氯离子渗透能力；而且能够减少水泥在海工混凝土结构的耐久性问题中，钢筋锈蚀用量，降低水化热，防止大体积混凝土因水化热过大产生温是核心问题，而在引起锈蚀的因素中，氯离子侵蚀最

2、度梯度而导致混凝土开裂，使得大体积海工混凝土的耐久性得以提高。针对氯离子渗透、硫酸盐侵蚀、冻融循环等破坏为显著。氯离子通过混凝土内部孔隙和微裂缝体系作用，对大掺量粉煤灰海工混凝土的耐久性等性能进行了探从周围环境向混凝土内部迁移，氯离子的传输过程讨。是一个复杂的物理化学过程J，涉及到许多机理，关键词：海工混凝土；大掺量粉煤灰；耐久性目前关于氯离子侵入混凝土方式的理论主要有以下中图分类号：TV431文献标识码：A几种：引言(1)渗透作用：即氯离子在水压力梯度作用下，随水向压力较低的方向移动。近半个世纪以来，混凝土结构过早劣化的事例(2)毛细管作用：由于毛细管的负压吸收作用在国内外屡见不鲜，其

3、耐久性已经成为土木工程界而导致氯离子随水吸人后，在湿度梯度作用下与毛亟待解决的重大问题。随着对海洋的开发，沿海或跨海桥梁的兴建，对混凝土结构的耐久性要求越来细管水一起在混凝土中传输的行为，即盐水向混凝越高，海工混凝土的配制与施工技术也得到了迅速土内部干燥的部分移动。发展。混凝土是海洋结构最为重要的建筑材料，相(3)扩散作用：在浓度梯度的作用下，氯离子从比之下，粉煤灰混凝土在海洋环境中具有更为优异浓度高区域向浓度低的地方移动，即氯离子在混凝的技术指标和经济指标。20世纪80年代后期至土中的扩散过程满足Fiek第二定律J。今，随着高效减水剂技术的发展和市场上优质粉煤(4)电化学迁移：即氯离子

4、向电位较高的方向灰的大量供应，使得大掺量粉煤灰混凝土成为一种移动。优质的海工建筑材料。鉴于北方海洋环境下盐分侵但实际上，氯离子的侵人是几种不同方式的组蚀、冻融循环造成的破坏较为严重，本文将主要探讨合，另外，还受到氯离子与混凝土材料之间的化学结北方海洋环境下大掺量粉煤灰混凝土的服役特点以合、物理粘结、吸附等作用的影响。即使混凝土碳化及耐久性问题。深度较浅，在氯离子含量较高的情况下，钢筋也容易l影响海工混凝土破坏的主要因素遭受腐蚀。海洋环境下混凝土中钢筋锈蚀的机理，与大气环境下混凝土中钢筋锈蚀的机理有所不同。由于沿海工程所处环境恶劣，海水中含有大量的侵蚀性离子，混凝土的胶凝体会被海水中的某些

5、一般大气环境下，钢筋锈蚀主要是由于混凝土中性离子(C1一、Mg¨、SO一等)破坏，同时混凝土还要受化破坏钢筋表面的钝化膜所致；而海洋环境下主要到冻融破坏、风浪冲刷、浪溅区干湿变化等作用，使是由于氯离子的侵蚀引起的。水泥水化后，在混凝得混凝土强度降低、钢筋锈蚀、结构可靠性降低J。土中的钢筋表面形成高碱性(pH>12．6)的致密钝①基金项目：国家重点实验室开放基金项目(LP1213)。建材技术与应用2／2014·21·化膜，该钝化膜中包含Si—O键，对钢筋起保护作体的过程中晶体体积增长315％，同样能够造成体用，这是钢筋不受到破坏的主要原因。但是，该钝化积膨胀，破坏混凝土结构。膜只有在高碱性

6、环境中才能稳定存在，当pH<11．51．3冻融破坏时(I临界值)，钝化膜就开始不稳定；当pH<9．88冻融破坏是我国北方地区水工建筑遭受的主要时，钝化膜生成困难或已经生成的钝化膜逐渐破病害。在冰冻过程中，有几种不同过程影响浆体行坏。由于氯离子的穿透力非常强，当氯离子进入为，这些过程一般为结冰产生的水压力、冰冻点附近混凝土中吸附于局部钝化膜时，使得该处的pH值毛细孔水中的溶液浓度提高、c—s—H吸附水的解迅速降低，氯离子的局部酸化作用，可使钢筋表面的吸以及冰的隔离而产生的渗透压。一般认为，冻融pH值降低到4以下，从而使钢筋钝化膜破坏。由于破坏主要是在某一结冰温度下，水结冰产生体积膨钝化膜的

7、破坏，使得部分铁基体外露，与未被破坏的胀，过冷水发生迁移引起压应力，当压力超过混凝土钝化膜之间存在电位差，钝化膜作为阴极，而铁基体能承受的应力时，混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增成为阳极被侵蚀。此外，由于cl一与Fe相遇会生大、扩展并互相连通，使混凝土强度逐渐降低，造成成FeCI，使Fe“含量减少，cl一正是发挥了阳极去破坏。目前提出的混凝土冻融破坏机理有五六种，极化的作用从而加速阳极反应。氯离子的存在也强即水的离析成层理论、静水压理论