环境因素影响粉煤灰混凝土固化氯离子能力的试验研究.pdf

文章编号：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 0 5 0 4 赠 曩 环境因素影响粉煤灰混凝土固化氯离子能力的试验研究 Ex p e r i me n t a l S t u d y o f En v i r o n me n t a l F a c t o r s Aff e c t i n g O i l Ch l o r i d e I o n S o l i d i fi c a t i o n C a p a b i l i t y o f F l y As h C o n c r e t e 吴相豪，周金岩，李怀垣 ( 上海海事大学 海洋环境与工程学院 ， 上海 2 0 1 3 0 6 ) 摘要： 采用自然扩散法研究了氯盐溶液浓度、侵蚀时间和千湿循环影响粉煤灰混凝土固化氯离子能力的规律。结果表 明：粉 煤灰混凝土固化氯离子的能力随着氯盐溶液浓度的增大而逐渐增强，两者呈二阶多项式函数关系；随着氯盐溶液侵蚀时 间的延长逐渐降低，两者呈幂函数关系；干湿循环提 高了粉煤灰混凝土固化氯 离子的能力。 关键词 ： 环境 因素 ；粉煤灰 混凝 土 ；氯 离子 ； 固化 能 力 中 图分 类 号 ：TU5 2 2 8 文 献 标 识码 ：A Abs t r a c t ： T Th e i n flu e n c e o f s o l u t i o n c o nc e n t r a t i o n o f s o d i u m c hl o r i d e ， e r o s i o n t i me a n d d r y- we t c y c l i n g o n c h l o r i d e i o n s o l i d i flc a t i o h c a pa b i l i t y o f fl y a s h c o n c r e t e wa s i nv e s t i g a t e d b y n a t u r a l d i f f us i o n o f c h l o r i d e i o n me t h o d s Th e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e s o l i d i fic a t i o n c h l o r i d e i o n c a p a b i l i t y o f nv a s h c o n c r e t e i s r e i nf o r c e d g r a d u a l l y wi t h i nc r e a s i n g o f s o l u t i o n c o n c e n t r a t i o n o f s o d i u m c h l o r i d e ， t he r e l a t i o n s h i p s b e t we e n t h e c hl o r i d e i o n s o l i d i fic a t i o n c a p a b i l i t y a n d s ol u t i o n c o n c e n t r a t i o n o f s o d i u m c h l o r i d e i S i n s e c o n d o r d e r p olyn o mi a l f u n o t i o n； a n d t h e c h l o r i d e i o n s o l i d i f i c a t i o n c a p a b i l i t y o f fl y a s h c o n c r e t e i s d e c r e a s e d g r a d u a l l y wi t h e x t e n d i n g o f e r o s i o n t i me ， t h e r e l a t i o n s h i p s b e t we e n t h e c h l o r i d e i o n s o l i d i fi c a t i o n c a P a b i l i t y a n d e r o s i o n t i me i s i n p o we r f u n c t i o n Ch l o r i d e i o n s o l i d i fi c a t i o n c a p a b i l i t y o f fly a s h c o n c r e t e wi l l b e i n c r e a s e d b y d r y we t c y c l i n g a c t i o n Ke y wo r d s ：e nv i r o nme n t a 1 f a c t o r ；fl y a s h c o n c r e t e ：c h l o r i d e i o n ； s o l i d i fic a t i o n c a p a bi l i t y 0 前 言 1试验 氯离子渗入混凝土内部引起钢筋锈蚀是造成氯盐环境 中混凝土结构性能劣化的主要原因。氯离子在混凝土中的 渗透除了与混凝土孔隙率和孔径有关外，还与混凝土对氯 离子的固化能力有关【 1 】 ，混凝土固化氯离子能力越强，氯 离子的渗透速率就越慢。渗入混凝土中的氯离子由两部分 组成： 存在于混凝土孔隙液中的自由氯离子，这部分 氯离子会对混凝土中的钢筋产生锈蚀作用 ； 被混凝 土的水化产物和孔结构表面物理吸附或化学结合的固化氯 离子，这部分氯离子不对钢筋产生锈蚀作用。因此， 研究 混凝土在氯盐环境中的耐久性问题时，一个重要的方向就 是研究混凝土对氯离子的固化能力。王绍东 ： 】 提出了新 的衡量水泥固化氯离子的参数；谢友均等【3 14 】研究了粉煤灰、 硅粉、矿渣对混凝土氯离子结合能力的影响；马昆林【5 探 讨了水泥品种、水灰比等因素影响混凝土固化氯离子的规 律。但是外界环境条件影响粉煤灰混凝土固化氯离子能力 的研究成果还鲜见报道。本文采用自然扩散法探究环境氯 盐溶液浓度、侵蚀时间和干湿循环对粉煤灰混凝土固化氯 离子能力的影响。 基金项目：上海海事大学科研基金项目 ( 2 0 1 0 0 0 7 3 ) 1 1试验材料及配合比 水泥： P $ 4 2 5水泥；粉煤灰：级粉煤灰，其细度 为 1 4 8 ，烧失量为5 7 9 ；粗集料选用连续级配辉绿岩碎 石，粒径为5 2 0 m m；细集料选用细度模数为2 8 2 的河砂； 水采用饮用水。氯盐溶液：江西盐矿有限公司生产的工业 盐和饮用水配置而成。 混凝土的水胶比为 0 5 8 ，粉煤灰等量取代水泥率为 2 0 。混凝土的配合比为：胶凝材料： 水： 砂子： 石子= 1 ： 0 5 8 ： 2 1 3 ： 3 7 8。 1 2试样制备 根据上述配合比制成的粉煤灰混凝土立方体试件， 成型 1 d 后拆模， 标准养护 2 8 d 后放入规定的环境氯盐溶 液中侵蚀至预定时间。氯盐溶液浓度分别为 1 0 0 、3 0 0 、 5 0 0 、7 0 0 。氯盐溶液侵蚀时间分别为 3 0 d 、6 0 d 、 9 0 d 、1 2 0 d 。侵蚀方式有 2种： 直接将粉煤灰混凝 土试件浸泡在环境氯盐溶液中； 先将粉煤灰混凝土试 件浸泡在氯盐溶液中1 6 h ，然后取出自然风干 8 h ，进行人 工干湿循环。每周更换一次腐蚀箱中的氯盐溶液。 5 2 0 1 1 粉煤灰 5 梯度，这种浓度梯度驱使氯盐溶液中的氯离子以扩散方式 向粉煤灰混凝土试件内部渗透，基本符合 F i c k 第二定律。 而对于干湿循环试件，由于外界环境比较干燥，当饱水后 的粉煤灰混凝土试件自然风干时，毛细管中的孔隙水向外 蒸发，使试件表层孔隙液中的盐份含量增大，在试件表层 与内部之间形成氯离子浓度梯度，驱使试件孔隙液中的盐 份向试件内部扩散。随着风干时间的延长，试件中孔隙水 不断减少， 孔隙液中的盐份不断结晶析出，这样风干时水 分向外渗透，而盐份则向内迁移，待下一次浸泡时，氯盐 溶液又渗入试件中的毛细管。在干湿交替作用下，氯盐溶 液中的盐份在毛细管吸附作用下不断渗入粉煤灰混凝土试 件中，使得干湿循环试件中孔隙液的氯离子浓度大于全浸 泡试件中的氯离子浓度；随着向试件内部的深入，两者的 氯离子浓度差值逐渐减小。因此，干湿循环可以增强粉煤 灰混凝土结合氯离子能力，随着向试件内部的深入，这种 增强作用逐渐减弱。 3结 论 ( 1 ) 氯盐溶液浓度对粉煤灰混凝土结合氯离子的能力 有较大影响，氯盐溶液浓度越高，粉煤灰混凝土结合氯离 子的能力越强，两者呈二次多项式函数关系。 ( 2 ) 氯盐溶液侵蚀时间对粉煤灰混凝土结合氯离子的 的能力有一定影响，随着侵蚀时间的延长，粉煤灰混凝土 结合氯离子的能力逐渐减弱，两者呈幂函数关系。 ( 3 )干湿循环状态下粉煤灰混凝土结合氯离子的能力 强于全浸泡状态下粉煤灰混凝土结合氯离子的能力。 参考文献 DH I R R K，J O N E S M R ， Mc C A R T H y M J P F A c o n c r e t e ：c h l o r i d e i n d u c e d r e i n f o r c e me n t c o r r o s i o n J Ma g C o n c r R e s ， 1 9 9 4 ， ( 4 6 ) ： 2 6 9 2 7 7 2 王绍东， 黄煜镔， 王智 水泥组分对混凝土固化氯离子能力的影响【 J 硅酸盐学报， 2 0 0 0 ； 2 8 ( 6 ) ： 5 7 0 5 7 4 3 】谢友均， 马昆林， 龙广成， 等 矿物掺合料对混凝土中氯离子渗透性的 影响 J 】 l 硅酸盐学报， 2 0 0 6 ， 3 4 ( 1 1 ) ： 1 3 4 5 1 3 5 0 4 】余红发， 翁智财， 孙伟等 矿渣掺量对混凝土氯离子结合能力的影响 J 硅酸盐学报， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 6 ) ： 8 0 1 8 0 6 5 马昆林， 谢友均， 刘灿等 混凝土固化氯离子影响因素的研究 J 】 混凝 土， 2 0 0 4 ， 1 7 6 ( 6 ) ： 2 0 2 1 6 罗睿， 蔡跃波， 王昌义， 等 磨细矿渣抗氯离子侵蚀性能的机理研究 J 】 土木工程学报， 2 0 0 2， 3 5( 6 ) ： 1 0 0 1 0 4 作者简介：吴相豪， 通信地址：上海市临港新城海港大道1 5 5 0 号；邮编 2 O l 3 0 6 ：E ma i l ：x h wu s h mt u e d u c n 收稿 B期： 2 0 1 1年 5月 3 0日 ( 上接第 4页) 生产的混凝土掺合料可享受免征增值税的税收优惠政策， 该政策激励了上海市的粉煤灰综合利用，使上海地区连续 十几年粉煤灰综合利用率超过 9 5 。自财政部、国家税务 总局 关于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知 ( 财税 2 0 0 8 1 5 6号) 颁发实施以来，混凝土掺合料不再 享受免征增值税的税收优惠政策，给上海地区粉煤灰综合 利用工作提出难题，众多的混凝土掺合料生产企业难以维 持。因此，建议在调整和完善财政部、国家税务总局 关 于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知( 财税 2 0 0 8 1 5 6号) 和 关于再生资源增值税政策的通知 ( 财税 ( 2 0 0 8 1 5 7 号) 中所规定的部分资源综合利用产品的 增值税政策的基础上，增加掺兑废渣比例不低于3 0 的混 凝土掺合料可享受免征增值税的政策， 积极鼓励粉煤灰等 工业废弃物的资源再利用。 2 2脱硫石膏综合利用 2 2 1制定配套政策，加强政府指导 上海市脱硫石膏煅烧示范线已全面建成投产，如何在 短时间内培育建筑石膏的建材市场， “ 脱硫石膏综合利用 和安全处置实施方案研究”项目成果如何推广应用，除了 加大技术开发力度外， 还需要政府加大支持力度，加快配 8 CoAL AsH 5 2 01 1 套政策、法规的制定，使脱硫石膏建材市场趋于成熟。 2 2 2进一步加大科技开发力度，推进科技创新 由于相关产业化科研项目正在开展，上海市脱硫石膏 产品离形成上游产品脱硫石膏建材产业链还有距离。因此， 需加快脱硫石膏直接利用和煅烧后建筑石膏的应用技术研 究，以及相应的配套标准和技术规程的编制，努力开拓大 用量、高附加值综合利用途径，并为制定相关配套政策提 供科学依据。 2 2 3加大统筹、协调力度，培育脱硫石膏建材市场 在节能任务艰巨的形势下，上海市将全面推广绿色建 筑，新建建筑也将由节能 5 0 逐渐提高至6 5 ，而解决 住宅建筑单位耗能较高的一项选择，就是大力发展石膏建 材工业。石膏建材不仅具有改善墙体开裂、防火等良好的 特性，而且作为一种公认的节能环保建材，受到越来越多 的关注。石洞口、外高桥两家电厂的脱硫石膏煅烧示范线 已形成年消纳 2 5万t 脱硫石膏的能力，脱硫建筑石膏的年 产量将达 2 0 万 t 。如何在短时间内培育石膏建材的市场、 让广大用户充分接受这一新型建材，需要抓紧制定相关配 套政策，进一步加大协调和支持力度，精心培育，使脱硫 石膏建材市场趋于成熟。 收稿 日期： 2 0 1 1年 5月 2 5日