复合盐害环境混凝土抗侵蚀性能试验研究.pdf

2 0 1 3 年 第 3期 (总 第 2 8 1 期 ) N u mb e r 3 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 1 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THEORE TI CAL RES E ARCH d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 6 0 0 3 复合盐害环境混凝土抗侵蚀性能试验研究 王军 ，隋智力 z ，张子健 s ( 1 山东理工大学 建筑工程学院 ，山东 淄博 2 5 5 0 4 9 ；2 北京城市学院，北京 1 0 0 0 8 0 ； 3 北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 1 0 0 0 8 3 ) 摘要 ： 为了研究普通混凝土与高强度混凝土在硫酸盐 、 氯盐及碳酸盐复合盐害溶液中的抗侵蚀性能， 设计制作 C 4 0 、 C 6 0两类 不同强度的混凝土试块 ， 测定试块经过多次复合盐害溶液浸泡和烘干循环后 的抗压强度 、 抗折强度、 质量损失率及超声波波速， 并与单一硫酸盐溶液浸泡和烘干后的数据进行 比较分析。 试验结果表明： 复合盐害溶液对普通与高强度混凝土都具有腐蚀性 ， 高 强度混凝土的抗侵蚀性能优于普通混凝土； 复合盐溶液混凝土的损伤大于单一硫酸盐溶液。 关键词 ： 复合盐害 ；混凝土 ；抗侵蚀 中图分类号 ： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 2 3 0 3 Te s t r e s ear c h on cor r osi on r e si s t a nce per f or m an ce of t he c oncr e t e i n com pos i t e s al t di s as t er s c i r cums t anc e WANGJ t m1 S UI Z h i I i 2 , Z HANGZ i -j i a n ( 1 S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e E n g i n e e r i n g ， S h a n d o n g U n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ， Z i b o 2 5 5 0 4 9 ， C h i n a ； 2 U r b a nC o l l e g e o f B e ij i n g ， B e ij in g 1 0 0 0 8 0 ， C h i n a ； 3 C i v i l a n d E n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g S c h o o l ， U n i v e r s i tyo f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e i j i n g ， B e ij i n g1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Fo r i n v e s t i g a t i ng on pe r f o r ma n c e o fC40 an d C6 0 c o nc r e t e i n s o l ut i o ns of s ul f a t e ， c h r o l d i o n an d， ma de t wo t y p e s o ft h e d i f - f e r e n t c o n c r e t e s t r e n g t h t e s t s p e c i me n s ， the n t e s t e d the c o n c r e t e t e s t s p e c i me n s s o n c o mp r e s s i v e s t r e n g t h， f o l d in g s t r e n gth ， u l t r a s o n i c v e l o c i ty a n d we i g h t v a r i e ty a ft e r d i p p i n g the m i n t o mi x t u r e s o l u t i o n and d r y i n g t h e m f o r ma n y t i me s c o mp a r e d d a t a s wi t h c o n c r e t e s p e c i me n s i n s i n g l e s u l f a t e s o l u t i o n I t s h o we d tha t the d u r a b i l i ty o f t h e o r d i n a r y c o n c r e t e wa s d a ma g e d mo r e h e a v i l y tha n h i g n s tr e n g t h c o n c r e t e ， wh i l e the o r d i n a ry c o nc r e t e a n d hi g n s tre ng t h c o nc r e t e i n b o th c o r r o s i d e d i n c o mp os i t e s a l t di s a s t e r s o l u t i o n s ， whi c h d a ma g e d i n s i n g l e s a l t d i s a s t e r s o l u t i o n the c o n c r e t e h i g h e r than c o n c r e t e i n c o mpo s i t e s a l t d i s a s t e r s s ol u t i o n s Key wor ds ： c o mpo s i t e s a l t d i s a s t e r ； c o n c r e t e； r e s i s t an c e c o r r o s i o n 0 引 言 目前对混凝土在硫酸盐 、 氯盐等单一因素或硫酸盐与 氯盐两种复合盐害溶液侵蚀下性能规律 的研 究较多 1 - 4 ， 对 三类及以上 复合盐害环境下混凝土抗 侵蚀规律研究较少。 然 而混凝 土工程所处 的实际服役环境 中复合盐 害占绝 大 多数 ， 如在我国的西北 、 黄淮等地 区的水质分析表 明地 下 水 中含有硫 酸盐 、 氯盐 、 碳酸盐等多种对混凝 土极具侵蚀 性 的离子 ， 且盐离子含量均 比较高同 。 因此分析研究三种及 以上复合盐害环境条件对混凝土的腐蚀特点 ， 探索服役混凝 土的损伤演化规律 ， 才能与混凝土工程实际的损伤规律吻合 ， 从而更有利于指导混凝土工程的耐久性设计与安全管理。 1 试 验 设 计 1 1试 验 方 法 试验 中选取 C 4 0 代表普通混凝 土 、 C 6 0代表高强度混 凝土作为研究对象 ，配合 比见表 1 。 试验过程采用浸烘循 收稿 日期 ：2 0 1 2 0 9 1 8 基金项目：山东省 自然科学基金资助项 目( Z R 2 0 1 1 E L 0 1 0 ) 环加速腐蚀试验 的方法 ， 并采取对 比试验 的方式 比较复合 盐 害和单一盐害侵蚀效果。 表 1 不 同强度等级混凝土配合比 混凝土 水灰 比 用水量水泥用量 砂 石子 减水剂 编号 W C ( k g m ) ( k g m ) ( k g m 3 ) ( k g m3 ) ( k g m ) C4 0 043 1 7 5 4 0 730 7 27 0 8 1 0 9 06 2 一 C6 0 0 3】 】 6 2 5 2 0 00 6 75 0 0 1 O 5 5 O 0 6 66 7 按照混凝土配合比分别制作 1 0 0 m m l O 0 m mx l O 0 m m 的混凝 土试件 ， 在 9 5 的相对湿度环境存放 2 4 h ， 拆模后 放人养护箱 中养 护 2 8 d ， 而后在 试验室存放 6 0 d ， 把混凝 土试件置于复合盐害溶液中和单一硫酸钠溶液浸泡 1 8 h ， 再 取 出晾干 2 4 h后放 人 8 0的烘箱 内烘 6 h为一 个循 环 ， 如此反复进行 ， 分别测试 1 0 、 2 0 、 3 0 、 、 6 0 次 的抗折强 度 、 抗压强度 、 质量变化率和超声波波速 ， 混凝土质量变化 率按照式 ( 1 ) 计算 ： ，、， G x l O 0 ( 1 ) G 23 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 式中： G 混凝土试件质量损失率 ， ； G 。 混凝土试件浸泡前 的质量 ， g ； G 混凝土试件浸烘循环后的质量 ， g 。 复合盐溶液 中离子含量依据黄淮地区地下水 中主要 有害盐离子的种类配制 ， 保持 H C O 3 - 、 S O 4 - 、 C 1 一 之间的浓度 比值不变 ， 提高 4 0 倍 ， 形成的侵蚀盐溶液离子浓度见表 2 ， 采用硫酸钠 、 氯化钠及碳酸钠 3种化学分析纯 ， 试验地点 在 山东理工大学土木工程材料试验室进行 。 试 验过程 中每 1 0次循环更换新 的溶液一次。 表 2 试验用复合盐溶液浓度 1 2 试验设备 江苏无锡爱立康仪器设备公司产 A E C 2 0 1 水泥抗压抗 折强度试验机 、 电子天平、 北京智博联科技公司产 Z B L U5 2 0 非金属无损超声检测仪 。 试验 中单一硫酸钠溶液浓度 7 9 3 ， 为复合盐溶液 中 各盐离子浓度 的总和。 2 试验测试数据及分析 试验数据 的分析结果见图 1 4 。 2 4 8 5 8 0 7 5 羔 交 0 鼎 6 5 6 0 5 5 5 0 1 0 20 3 0 40 5 O 6 0 循 环次数 混凝土抗折强度随时间的变化趋势 循 环次数 图 2 混凝土抗压强度随时间的变化 4 6 44 42 姜4 0 s 3 6 器 3 4 3 2 3 0 循环次 数 图3混凝土超声波速值随时间的变化 2 5 2 0 芝1 5 囊 o o 5 0 0 5 ：2 如 加 匿 B d 苫、 隈出 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 3 表 明超声波速的变化呈现先增加后逐渐减小。 强 度越小 ， 这种变化趋势越 明显 ， 随着循环次数增加 ， 混凝土 内部损伤加大 强度 降低 ， 从波速数值上 的反应是 逐步减 小 ， 即混凝土的损伤量增加。 从 图 3曲线变化趋势发现同一 时间内两类混凝土试件在复合盐害溶液 中的损伤量 均高 于单一硫酸钠溶液 中的损伤量。 图 4是两类混凝土在盐害溶液 中质量损失率 的变 化 规律 。 从 图中发现无论在单一或复合盐害溶液中， 混凝土的 质量也经历先增加而后减少的规律 ， 但是 C 4 0经过 2 0 次循 环后质量开始减少 ， 而 C 6 0 在 3 0 次循环后开始减少 ； 复合 盐害溶液中混凝土的质量损失率大于单一盐害溶液 。 混凝土盐害侵蚀试验 表明不 同强度混凝土在抗侵蚀 能力上存在 差别 。 普通混凝土在初期抗侵蚀 能力有一定 提 高 ， 但随着时间延续 ， 耐久性 降低 ； 高强度混凝土抗侵蚀的 能力优于强度低 的混凝土。 但复合盐害对高强混凝土也具 有侵蚀性 ， 导致其强度降低 ， 耐久性下降。 从试验结果发现 ， 硫酸盐 、 氯盐 、 碳酸氢盐复合作用腐蚀 混凝土的程度大于同浓度硫酸盐溶液单独腐蚀效果 究其原 因是 C O 3 2 - 与水泥混凝土中的 C a ( 0 H) ： 反应 ， 生成 C a C O ， 使 混凝 土中性 化 ， 碱度降低产生溶蚀 ， 这种腐蚀反应在混凝 土中性化过程 中， 为硫酸盐离子 向混凝土内部扩散提供了 空 间和途径 ， 加速 s o g 一 向混凝土 内部扩散 ， 从 而加速硫酸 盐对混凝 土的腐蚀 ； 同时碳酸盐 的溶蚀也加速氯离子向混 凝土 内部扩散 ， 加速氯盐对混凝土产生结晶破坏 。 度混凝土都具有腐蚀性 ， 且 腐蚀效果高于同浓度单一硫酸 盐溶液。 高强度混凝 土抗侵蚀性高于低强度混凝土。 ( 2 ) 碳酸盐与混凝土产生的溶蚀为硫酸盐和氯盐离子 向混凝土 内部的扩散提供 了空 间， 加速混凝土在复合盐害 溶液 中的腐蚀 。 参考文献 ： 【 1 1黄战 ， 邢锋 ， 董必钦 ， 等荷载作用下的混凝土硫酸盐腐蚀研究 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 2 ) 6 6 6 9 f 2 1高礼雄 ， 姚 燕， 王玲 等 水泥混爆土抗硫酸盐侵蚀试验方法的 探讨l J 1 混凝土， 2 0 0 4 ( 1 0 ) ： 1 2 1 7 3 】 徐惠 ， 陈战清 ， 郭晓倩 硫酸盐腐蚀下高性能混凝土物理力学性 能及影响因素 煤炭学报 ， 2 0 1 2 ， 3 7 ( 2 ) ： 2 1 6 2 2 0 4 J 于培科 盐碱地区混凝士耐久性的技术研究与应用 I 1 J 西安 ， 长 安大学 ， 2 0 0 6 【 5 1 王军 盐害环境混凝土 =#壁嚆蚀损伤饥理研究【 D 北京 ： 北京科 技大学 ， 2 0 1 1 6 MOR I Y， WOO D E T i me d e p e n d e n t s y s t e m r e l i a b i l i t y a l l a l y s i s a d a p t i v e i mp o a n c e s a mp l i n g J S t r u c t u r a l S a f e t y ， 1 9 9 3 ， 1 2( 1 ) ： 1 3 4 4 1 3 4 9 【 7 J 金仲辉 ， 梁德余 大学基础物理学 M1 北京 ： 科学出版社 ， 2 0 0 6 【 8 】郝英奇 j 昆凝土强度的超声平测法试验研究【 D 合吧 ： 台肥工业 大学 ， 2 0 0 6 作者简介 3 结 论 联系地址 ( 1 ) 硫酸盐、 氯盐及碳酸盐的复合溶液对普通与高强 系电 话 上接第 2 2页 f 1 3 t 义祥， 刘杰 ， 刘世凯 基于人工神经网络模型的 C 2 5 混凝土配 合 比的预 测方法 J 1 t 武汉理工大学学报 ： 交通科学与工 程版 ， 2 0 0 2 ( 4 ) ： 5 3 7 5 4 0 1 4 1 王海超， 何世钦人工神经网络技术在高强混凝土中的应用配 合比设计初探 建筑材料学报 ， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 9 4 1 0 1 【 1 5 KHA N M I P r e d i c t i n g p r o p e r t i e s o f h i g h p e r f o r ma n c e c o n c r e t e e o n t a i ni n g c o mp o s i t e c e me n t i t i o u s il i a t e r i a l s u s i n g a r t i fic i a l n e u r a l n e t w o r k s I J A u t o m a t i o n i n C o n s t r u c t i o n ， 2 0 1 2 ( 2 2 ) ： 5 1 6 5 2 4 【 1 6 A L S HI HR I M M， AZ MY A M， E I 一 B I S Y M S N e u r a l n e t wo r k s f o r p r e d i c t i n g c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f s t r u c t u r a l l i g h t We i g h t c o n c r e e J Co n s t n mt i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9 ， 2 3 ( 6 )： 2 21 4 2 2 1 9 1 7 李瑞鸽 ， 杨国立 暴于神经网络的再生混凝士配合比设计优化 J l _ 混凝土， 2 0 0 9 ( 7 ) ： 1 1 7 1 1 9 【 1 8 1 闰康 人工神经网络技术在现代混凝土配合比设计中的应 用【 J 1 王军( 1 9 7 1 一 ) ， 男 ， 博士 ， 副教授 ， 研究方向 ： 地下混凝 土工程耐久性。 山东省淄博市张店区张周路 1 2 号 山东理工大学建 筑工程学院 ( 2 5 5 0 4 9 ) 1 3 58 9 5 5 7 0 69 中国建材科技 ， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 2 1 2 3 1 9 张竞男 ， 孙福洋 ， 王浩 基于 B P神经网络的超声一 回弹 一 钻芯综 合测强法 建筑科学与工程学报， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 6 8 7 4 2 0 夏富洲 混凝土面板堆石坝变形预测及反分析的神经网络方5 k D 武汉大学 ， 2 0 0 5 【 2 1 1 严捍东 ， 钱晓倩 新型建筑材料 程【 MJ 隽 1 E 京 ： 中国建筑 工业出版社， 2 0 0 5 ： 9 8 1 O 4 作者简介 联 系地 址 联 系 电话 张姣龙( 1 9 8 8 一 ) ， 男 ， 硕士研究生， 研究方向： 主要从事 超高性能混凝土研究。 上海市杨浦区四平路 1 2 3 9号 同济大学 1 2 3号信碴 ( 2 0 0 0 9 2 ) 中集凌宇首批 L NG搅拌车入驻重庆 2 0 1 3年 3 月 1 3日， 在重庆富皇混凝土搅拌站举行 了隆重的交车仪式 ， 中集集 团重庆 4 s 店总经理段延超将金钥匙交 付重庆富皇混凝土有限公 司负责人张勇军经理 。 至此 ， 首批 1 0台中集凌宇 L N G搅拌车入驻重庆 ， 并开始为当地的建设做 出贡献 。富皇集团作为重庆t 昆 凝土行业 的领军企业 ， 此次的 L N G项 目顺利实施 ， 对整个重庆的混凝土行业产生 了很大影 响 ， 相信经过实践的检验 ， 其它搅拌站也将相继启动该项 目。 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m