掺花岗岩石粉的UHPC硫酸盐腐蚀退化性能.docx

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1、福州大学实验报告课程名称：新型建筑材料实验名称：掺花岗岩石粉的UHPC硫酸盐腐蚀退化性能检测实验报告学院：土木工程学院专业：结构工程报告人：学号：指导教师：受硫酸盐腐蚀混凝土退化性能检测实验报告1.试验目的为了检测混凝土受硫酸盐腐蚀其耐久性能的退化而进行本实验,主要测定受硫酸盐腐蚀的混凝土的混凝土的抗折强度，抗压强度以及腐蚀后内部硫酸根离子的浓度。2.仪器和材料材料：10%浓度的硫酸钠溶液，混凝土试件（试件为40mmX40mmX160mm的细石混凝）（二组，一组三个试件），、浓度为10%的氯化钢溶液、1:1的盐酸和1%硝酸银溶液。仪器：电动抗折实验机，液压式压力试验机，剖面磨削机、锻子、毛刷、

2、自封袋、研钵、生烟、精度0.0OIg的电子天平、烧杯、电炉、滤纸、高温炉。3.试验步骤3.1加速腐蚀试验方法：实验采用加速实验即烘干-浸泡循环的方法进行研究.所设计的循环制度为:室温浸泡2d（48h）一取出擦干表面水分2h80恒温烘干20h冷却观察2h,即为一个循环，每个循环为72h（3d）.3.2试件成形及实验步骤：试件成形24h后脱模，标养（20士2）,相对湿度90%28d后，在清水中浸泡2d,然后按以下步骤进行实验.D测试件的各项初始性能指标.a.擦干试件表面水分，对试件进行称重，此时的重量记为卬湿；b.80C恒温烘干20h后，对试件进行称重，此时的重量记为”.c.测试件抗折和抗压强度；

3、2）按所设计的循环制度进行腐蚀实验，每5个循环后，按步骤1进行各项指标的测试.3.3力学性能实验按普通混凝土力学性能实验方法标准（GB/T50081-2002）进行抗折强度和抗压强度实验，先利用电动抗折实验机测定试件的抗折强度，然后将抗折实验后的断裂试件置于抗压夹具内测其抗压强度.3.4混凝土的干饱和面吸水率将混凝土浸泡水到饱和（试件重量不再增加），擦去表面浮水至面干后称重，再烘干至恒重，干饱和面试件与干试件的重量差与干试件的重量比，即为混凝土试件的干饱和面吸水率.3.5受腐蚀混凝土内部硫酸根离子的浓度检测：混凝土中硫酸根离子的检测可以选用硫酸钢重量法。1）钻取芯样采用ZIZ-CF-102型工

4、程钻机钻取芯样，其转速为1900rmin,最大钻孔直径为100mm。在各试块侵蚀面的中心区域钻孔提取芯样，钻孔直径大小需要根据试验所用的试件尺寸选用，本试验试件采用边长为IOonlnI的标准立方体，取样直径为20mm。钻取芯样。2）切片芯样分层切片所需设备必须能够精确地将芯样按照一定的厚度切割成若干层。本试验各层切片厚度分别为：第1层1.5mm,第2层2mm,第3层以后均为5mmo切片自然干燥7d后放入自封袋，并贴上标签。注意不能烘干干燥切片，以免混凝土切片中的硫酸盐侵蚀产物受高温分解而影响热重分析结果和侵蚀机理研究3）粉末试样的研磨制备将混凝土切片从自封袋中取出放入陶瓷研钵中破碎，并用镜子剔

5、除其中大颗粒的石子，然后反复研磨至全部通过孔径为O.08mm的筛子；将研磨好的粉末用毛刷刷净并放回自封袋，至此就制备出了粉末试样。等量均匀混合一组3个试件中对应各层粉末，作为该层试样。4）使用感量为0.Img的电子天平精确称量混凝土粉末试样1g,放人300ml的烧杯中，加入3040ml蒸储水及IOml的1：1盐酸，置于电炉上加热至微沸,并保持微沸5min,使混凝土粉末试样中Sot离子充分溶解，冷却后以中速定性滤纸过滤，用温水洗涤1012次。5）调整滤液体积至200ml,煮沸后边搅拌边滴加IOml浓度为10%的氯化铁溶液，并将溶液煮沸数min,然后移至温热处静置至少4h（此时溶液体积应保持在20

6、0ml）,用慢速定量滤纸过滤，以温水洗至无氯根反应（用1%硝酸银溶液检验）。6）灼烧瓷坨烟至恒重，折叠滤纸使其完全包裹沉淀物放入瓷生烟中，将瓷生烟半盖盖子直接放人高温炉，加热至400时，打开炉门，让炉腔内的滤纸充分与空气接触灰化，等灰化完毕，合上炉门，再灼烧60min,取出来放入于燥器冷却30min后称重。高温炉中灰化.7）计算混凝土中水溶性硫化物、硫酸盐含量（以S03计）4 .结果整理1）受腐蚀后混凝土强度的衰减定义抗折强度损失率%和抗压强度损失率（以便于分析式中：（,几分别为第天混凝土抗折，抗压强度，在此处。=15,30,120（从浸泡于溶液中开始算起）；力，心分别为养护r天时混凝土抗折、

7、抗压强度，。的含义同上.2）混凝土干饱和面吸水率的变化情况（反映混凝土内部结构的变化）将混凝土的干饱和面吸水率定义为k,其计算方法k=H-hx1OO%3)混凝土内部硫酸根离子浓度计算混凝土中水溶性硫化物、硫酸盐含量(以SQ计)计算(精确至001%)可表示为：0.343(tzi)Ww=三-X1OOtr式中町为J烟质量；”为沉淀物与培烟总质量；为混凝土粉末试样质量;0.343为以8。4。换算成SQ的系数。注：同一试样应测试2次，取2次试验的算术平均值作为评定指标。若2次试验结果之差大于005%,应重做试验。5 .实验配合比表4-1掺花岗岩石粉的UHPC配合比设计/n?配合比水泥(kg)硅灰(kg)

8、石粉(kg)细砂(kg)减水剂(kg)水(kg)3%钢纤维(kg)石英粉(Kg)A820.77246.230.00984.9220.52192.06235.5324.7B779.79246.2341.04984.9220.52192.06235.5324.7C738.69246.2382.08984.9220.52192.06235.5324.7D697.65246.23123.12984.9220.52192.06235.5324.7F656.61246.23164.16984.9220.52192.06235.5324.7注：水胶比为0.18；减水剂用量为水泥的2.5%；配合比A、B、C、

9、D、E中石粉取代水泥的比例分别为0%、5%、10%、15%、20%;其中A为基准的UHPC配合比。6 .实验数据1)受腐蚀后混凝土强度的衰减。试块采用的是养护28天之后的混凝土试块进行浸泡。表2lO%Na2SO浓度浸泡下混凝土的抗压、抗折强度编号干湿循环次数抗压强度/MPa抗压损失率抗折强度/MPa抗折损失率AO149.8026.805161.5-7.8%23.711.6%10134.810%22.914.6%B0150.4032.405165.1-9.8%28.910.8%10137.28.8%28.013.6%C0166.8034.305185.82-11.4%31.09.5%101566

10、.5%30.012.5%D0194.3032.505220.9-13.7%29.68.9%10183.65.5%28.612.1%F0166.1028.405175.7-5.8%26.08.5%10145.712.3%25.111.6%2）混凝土干饱和面干吸水率的变化情况表3lO%Na2SO4浓度浸泡下混凝土的干重、湿重编号干湿循环次数干重/g湿重/g饱和面干吸水率A0723.12736.141.8%5732.62749.472.3%10738.42760.573.0%B0723.14735.431.7%5730.87749.882.2%10736.55757.172.8%C0723.1373

11、4.71.6%5733.65749.062.1%10735.67755.532.7%D0723.12733.971.5%5730.89745.512.0%10734.78753.892.6%F0723.12733.241.4%5729.67744.262.0%10732.95750.542.4%3）混凝土内部硫酸根离子浓度表4lO%Na2SO4浓度浸泡下混凝土的硫酸根离子浓度编号干湿循环次数混凝土粉末质量/g沉淀物质量/g深度/cm02.55A51.00.0351.2%0.0160.56%0.0090.30%101.00.0321.1%0.0170.58%0.0090.32%B51.00.03

12、41.18%0.0130.45%0.0080.28%101.00.0311.05%0.0140.48%0.0090.30%C51.00.0351.19%0.0130.43%0.0070.25%101.00.0311.06%0.0130.45%0.0080.27%D51.00.0341.17%0.0110.39%0.0060.22%101.00.0311.08%0.0120.42%0.0070.25%F51.00.0341.16%0.0130.46%0.0090.30%101.00.0321.09%0.0140.49%0.0090.32%7 .实验结果分析1）受硫酸根离子腐蚀后混凝土强度的衰减规

13、律。由表格1可知，当NaS04的浓度为10%,UHPC的抗压强度先增加后减小，主要是因为UHPC的孔隙率低，抗渗性较好，具有高致密性，石粉的掺入提高其致密性。那么，高浓度硫酸盐溶液会在局部和表层产生大量盐结晶产物，且足以堵塞住孔隙及裂缝，这样使得后续硫酸盐溶液无法大量进入，减少了对混凝土破坏程度最大化学侵蚀反应的发生，同时水泥石内部生成了大量的膨胀性物质一钙矶石一使得在早期混凝土内部的孔隙变小，内部结构更加的紧密，造成混凝土强度有所增强。但是随着腐蚀程度的增加，钙矶石造成的混凝土内部压力逐渐的增大，当其达到混凝土的极限抗压强度后，水泥石内部开始出现微裂缝，当侵蚀进一步加深，微裂缝逐渐的变大，最

14、后演变成宏观的混凝土表面的裂缝，在这个过程中混凝土的强度随着裂缝的不断变大而逐渐的降低。其中A、B、C、D组在干湿循环10次是抗压强度下降在10%内，随着花岗岩石粉替换率增加，强度损失率不断减小，因为花岗岩石粉掺入，减少了水泥用量,使得钙矶石的生成量减少，使得抗压强度减少较少，同时石粉的掺入，使得UHPC内部孔隙率减小，结构致密，硫酸盐溶液难以深入。而从抗折强度影响来看，受硫酸盐侵蚀的UHPC随着干湿循环次数的增加，抗折强度降低较多，主要是因为硫酸钠溶液渗入，生成化学侵蚀物，减小了钢纤维和水泥砂浆的粘结性能。2）混凝土干饱和面干吸水率的变化情况。表3看到，饱和面干吸水率均呈现增长的趋势，这也主要是因