阻锈剂对海砂硫铝酸盐水泥混凝土护筋性能影响研究.docx

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1、阻锈剂对海砂硫铝酸盐水泥混凝土护筋性能影响研究摘要：本文以阻锈剂类型（单氟磷酸钠、亚硝酸锂、三乙醇胺）和掺量（0.5%、1%、1.5%、2%）为变化参数，同时设置河砂硫铝酸盐水泥（SAC）混凝土做对比，研究阻锈剂对海砂硫铝酸盐水泥（SAC）混凝土护筋性能影响，并采用抗折劣化系数、抗压劣化系数两个宏观指标对其抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。结果表明：弯拉应力的存在加大了硫酸盐对机制砂混凝土的侵蚀作用，且应力水平越大，这种作用也越明显；硫酸盐溶液浓度越高对机制砂混凝土的侵蚀作用也越明显：弯拉应力水平与机制砂混凝土的抗硫酸盐劣化系数呈线性关系，且相关性很高。关键词：混凝土：弯拉应力：硫酸盐：耦合作用；机制

2、砂中图分类号：TU528.58ResearchonsulfateattackresistanceofmanufacturedsandconcreteunderstressandsulfatecouplingZHANGShan,LIANGYong-ning,YUJun-jie,LINXu-jian（CollegeofCivilEngineering,FuzhouUniversity,Fuzhou,FujianProvince350116China）Abstract:Inthispaper,thesulfateattackresistanceofmanufacturedsandconcreteun

3、dertheactionofstressandsulfatecouplingarestudiedwithdifferentstress（bendingtensilestress）anddifferentsulfateconcentrationareusedasparameters,andtheresistancetosulfateattackisevaluatedbyusingtwomacroscopicindexes,whicharethebendingdegradationcoefficientandthecompressivedeteriorationcoefficient.Theres

4、ultsindicatethatthecorrosionactionofsulfateonthemechanismsandconcreteisincreasedbecauseoftheexistenceofbendingtensilestress,andthegreaterthestresslevel,themoreobvioustheeffectis.Thehighertheconcentrationofsulfatesolutionis,themoreobvioustheeffectoferosiononthemechanismsandconcreteis.Thestresslevelof

5、theflexuraltensilestressislinearwiththesulfateresistancecoefficientofthemechanismsandconcrete,andthecorrelationisveryhigh.Keywords：concrete；bendingstress；sulfate；couplingaction；manufacturedsand0引言在实际工程中，混凝土结构并不只是受到腐蚀介质单因素的侵蚀影响，还要受到荷载的作用。因此，研究混凝土的硫酸盐侵蚀还需要考虑到应力对其侵蚀的影响，即应力与硫酸盐的复合侵蚀。但是应力与硫酸盐的复合侵蚀并不是应力单因

6、素与硫酸盐单因素两者侵蚀的简单相加，而是这两种因素相互之间的一种耦合作用。当混凝土受到硫酸盐侵蚀时，钙矶石、石膏等膨胀产物使骨料利水泥砂浆之间的界面过渡层产生应力；当混凝土受硫酸盐和外部应力的共同侵蚀作用时，过渡层的应力由膨胀产物和外部应力共同组成。外部应力与膨胀应力叠加加速了混凝土裂缝的形成，从而也使硫酸盐更加容易的侵入到混凝土内部。U.SchneiderS.W.Chen”研究了高性能混凝土力学化学效应和化学力学效应。试验采用C80利C95两种混凝土试件，试件加载30%水平的抗拉应力，分别浸泡在5%、10%溶度的硫酸镀溶液和饱和的氢氧化钙溶液中。U.Schneider.S.W.Chen川研究

7、了硫酸盐和应力的耦合作用对高性能混凝土的影响，并与普通混凝土作对比。试验所用腐蚀溶液硫酸铉的溶度为0.1%、1%、5%、10%,应力水平为抗弯强度的30%、40%、50%。他们研究了溶液浓度和应力水平对混凝土的影响，并建立了混凝土寿命与溶液浓度，强度变化与离子侵蚀深度的关系，而且讨论了应力腐蚀的机理。河海大学的林毓梅、姜国庆研究了混凝土在硫酸钠溶基金项目：国家自然科学基金（51479036）。作者简介：张山（1992-）男，安徽蚌埠人，福州大学研究生，E-mail：2437283451梁咏宁（1977-）女，通讯作者，山东莱阳人，福州大学副教授，硕士生导师，E-mail：yongninglia

8、ng收稿日期：1液中的应力腐蚀。研究表明：腐蚀初期，混凝土极限弯拉应变降低，弯拉强度提高；在短龄期和低应力水平下，混凝土存在自愈现象；应力腐蚀对混凝土内部微观结构的损伤明显。慕儒等人研究了高强混凝土在硫酸盐和荷载共同作用下的性能变化。研究结果表明，硫酸盐对混凝土的侵蚀效果明显，混凝土的相对抗压强度、相对抗弯强度和相对动弹性模量下降很快，荷载加剧了硫酸盐侵蚀作用。金祖权、孙伟等人研究了高强混凝土和普通混凝土的应力腐蚀。研究结果表明，腐蚀溶液浓度增加会导致混凝土失效试件缩短，弯拉应力水平提高混凝土破坏失效时间也会缩短。张云清等人研究了冻融作用下高强混凝土、大掺量矿物掺合料混凝土和高耐久性混凝土在5

9、%硫酸镁溶液中的应力腐蚀作用。研究表明：1)冻融作用加速了硫酸盐的应力侵蚀，使混凝土更加早的发生破坏，其机理是外加荷载、腐蚀产物的膨胀应力以及冻融作用的冻胀力共同作用引起混凝土内部裂纹的形成和扩展；2)高耐久性混凝土与其它两种混凝土相比具有更好的抗硫酸盐和应力腐蚀效果。陈拴发等人研究了硫酸盐侵蚀环境下交变荷载对混凝土腐蚀速率的影响。综上可知，目前针对应力与硫酸盐耦合作用下混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能的研究已经很多但对机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究还未发现，因而有必要对其进行深入研究，为机制砂混凝土的大规模使用提供理论依据。1试验1.1 试验材料试验用水泥为福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，表

10、观密度为3050kgm3,主要性能指标及参数见表1和表2；粗骨料为粒径小于IOmm的连续级配碎石，含泥量小于1%；细骨料为福铁路闽赣IV标前山隧道出口洞渣机制砂，其性能指标和级配筛分见表3和表4。硫酸钠粉末由天津科贸化学试剂有限公司生产，分子式为Na2SO4,硫酸钠含量99%.表1水泥物理性能指标Tab.1Physicalpropertiesofcement比表面积初凝时间终凝时间3天抗折强3天抗压强28天抗压安定性烧失量()(m2kg)(min)(min)(MPa)(MPa)强度(MPa)340合格1261801.355.828.045.5表2水泥的化学成分Tab.2Chemicalcomp

11、ositionofcementC3S(%)C2S(%)C3A(%)S3(%)ClAF(%)MgO(%)55.619.67.52.19.31.9表3机制砂的性能指标Tab.3Performanceindexofmanufacturedsand质砂底、表观密度堆积密度空隙率石粉含量饱和面干吸水(kgm3)(kgm3)(%)(%)率(%)机制砂2629.71638.837.74.83.9表4机制砂级配筛分Tab.4Gradingscreeningofmanufacturedsand项目筛孔尺寸(mm)/累计筛余()细度模数4.752.361.180.60.30.150.15机制砂023.6945.8

12、964.3576.7985.231002.961.2 配合比设计本试验以50%的机制砂等量取代河沙，配合比如表5。表5混凝土配合Tab.5Mixtureratioofconcrete料编号水(kgm3)水泥(kgm3)河砂(kgm3)机制砂(kgm3)石子(kgm3)JZ50200363.7367.5367.5IlOl1.3 试验方法1.3.1 加载装置本试验所采用的加载装置为自制的三分点应力加载装置，如图1所示。通过旋转螺栓压缩弹簧来获得不同等级的应力。匕弹簧支点试件支架图1应力加载装置Fig.lStressloadingdevice1.3.2 应力水平当荷载达到极限荷载的70%至90%时，

13、混凝土进入不稳定裂缝扩展阶段，此时不管荷载增加与否裂缝都将自行扩展，最终导致混凝土的破坏。所以本试验选用的应力水平为极限弯曲应力的0、0.2、0.4、0.6o1.3.3 硫酸盐侵蚀浓度及方法本试验选取高低两种不同浓度的硫酸钠溶液1%和10%。将混凝土试件进行应力加载后,放置到硫酸钠溶液中进行1-6个月全浸泡试验。每隔1个月从不同侵蚀溶液中各自取出一个应力装置，测试混凝土的抗折强度和抗压强度。图2浸泡过程Fig.2Soakingprocess为了能更好地区别混凝土试件和便于后面的分析研究,现将试验用混凝土试件按照不同的侵蚀环境进行分类，如表6所示。表6混凝土试件编号Tab.6Numberofco

14、ncretespecimens编号不同应力混凝土JO10%Na2SO4JllO%Na2SO4+O.2应力J2lO%Na2SO4+O4应力J3l0%Na2SO4+0.6应力NOl%Na2SO4Nll%Na2SO4+O.2应力N2l%Na2SO4+0.4应力N3l%Na2SO4+O.6应力1.3.4强度测试方法按照GB/T50081-2002普通混凝土力学性能测试方法测试试块的抗折、抗压强度。1.4评价指标本文机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀的评价指标为强度劣化系数（抗折、抗压劣化系数）具体公式如下所示：K=Ef04一标养28d后混凝土的强度；方一某侵蚀龄期混凝土的强度（T=1、2、3、4、5、6月）；K

15、混凝土强度劣化系数。2试验结果及分析2.1 不同应力水平对机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响JO、JI、J2、J3的侵蚀环境是硫酸钠浓度为10%,应力水平为0、0.2、0.4、0.6,在此侵蚀环境下机制砂混凝土的抗折劣化系数和抗压劣化系数曲线见图3和图4。NO、Nl、N2、N3的侵蚀环境是硫酸钠浓度为1%,应力水平为0、0.2、0.4、0.6,在此侵蚀环境下机制砂混凝土的抗折劣化系数和抗压劣化系数曲线见图5和图6。0.8 JI1I11I1I123456龄期（月）0.7 I1 I1 I1 I1 I1 123456龄期（月）图3 10%硫酸钠溶液中不同应力机制砂混凝土抗折劣化系数Fig.3 Bending degradation coefficient ofmanufactured sand concrete with different stress in10% sodium s