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浅谈养护制度对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

作者:
张晓冬
来源:
论文网
2018/01/31 10:39
浏览量

      抗氯离子渗透性钢筋混凝土耐久性的一向重要内容。已有的研究结果表明,影响混凝土抗氯离子渗透性的因素很多,包括原材料、配合比、工作环境、施工方法、养护方式与龄期等[1~3]。本文通过大量实地考察和室内试验,着重研究了蒸汽养护标准养护混凝土抗氯离子渗透性的影响,以期为工程实践提供一定的参考。 
  试验材料和试验方法 
  试验材料 
   (1)水泥。重庆拉法基普通硅酸盐水泥,比表面积360m2/kg,密度3.15g/cm3。化学成分见表1。 
   (2)粉煤灰(FA)。重庆珞璜电厂生产的Ⅰ级粉煤灰。化学成分见表1。 
   (3)矿渣(GBS)。重庆环亚建材有限公司生产的水淬高炉矿渣,密度为2.95g/cm3,比表面积448 m2/kg(GBS2)。化学成分见表1。 
   (4)粗骨料。石灰石碎石,5~20连续级配。 
   (5)细骨料。中砂,细度模数为2.6,表观密度为2710 kg/m3,松散密度为1350 kg/m3。 
   (6)减水剂。FDN高效萘系减水剂,减水率20%±2%。 
   
    表1 水泥与矿物掺合料的化学成分 
    材料 SiO2 Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SO3 R2O 
    水泥 21.85 4.77 62.70 3.29 0.87 2.87 1.17 
    矿渣 33.71 13.56 38.34 1.52 8.48 0.20 - 
    粉煤灰 53.94 24.91 2.86 8.38 1.93 0.92 - 
   
   试验方法 
   蒸汽养护制度:预养2小时,升温2小时,50℃恒温18小时,降温2小时。预养条件为常温20℃,相对湿度95%以上。混凝土蒸养结束,试件冷却后马上移至标准养护室,标养至28d龄期。 
   电通量测试方法:参照标准ASTM C1202-97[4]方法,采用直流电量法快速测定混凝土抗氯离子渗透性。实验中,先将试件进行真空保水,然后在60V直流电压下每隔30min测量一次通过试块的电流,持续6h。总电量Q按下式计算: 
   Q=(I1+2I2+2I3+……+2I12+I13)×900C 
  式中,Q―总电量,C; 
  实测电流,A。 
   一般认为,当通过试件的6h导电量<1000库伦时,混凝土的抗氯离子渗透性能较好。 
   
   配合比设计方案 
  .考虑了纯水泥和单掺粉煤灰或矿渣的三种情况,对比相同条件下,养护方式对混凝土抗氯离子渗透性的影响。具体方案见表2。 
   表2 混凝土配合比设计方案 
  混凝土配合比 
  编号 水泥 粉煤灰 矿渣 中砂 碎石 水 外加剂种类及掺量(%) 
  1 450 ― ― 720 1175 180 FDN 0.8 
  2 360 90 ― 720 1175 180 FDN 0.6 
  3 360 ― 90 720 1175 180 FDN 0.7 
   
  实验结果与分析 
   测试结果见表3。 
   表3 混凝土性能测试结果 
  编号 坍落度/mm 28d抗压强度/MPa 6h电通量/C 
  BY1 180 66.4 1232 
  BY2 180 63.5 736 
  BY3 180 67.9 557 
  ZY1 180 61.1 1709 
  ZY2 180 55.2 1128 
  ZY3 180 60.8 877 
  注:BY表示标准养护,ZY表示蒸汽养护。数字1、2、3对应表2中的编号。 
   
   由表3得知,经过蒸养的混凝土试件28d抗压强度低于标准养护条件下的混凝土试件。与标养试件相比,蒸养混凝土的28d抗压强度降低约8%。与此同时,后者的6h电通量增加了38.7%,大大削弱混凝土的抗氯离子渗透能力。另外,两者的库仑电量都高于1000C,表明抗氯离子渗透的能力都较弱。 
   造成上述结果的可能原因是,混凝土经过高温蒸养后,水化速度加快,水化形成的CSH凝胶来不及均化分布,钙矾石也多以柱状或棒状存在,导致整个体系微观结构不均匀,大孔、有害孔增加,总的孔隙率变大,最终引起混凝土密实度不足。在早期,标准养护的混凝土试件水化较慢,没有形成足够的水化产物,因此强度赶不上蒸养的混凝土试件。到了后期,蒸养试件的水化大部分已在蒸养阶段完成,后期少量的水化产物不足以弥补前期造成的结构缺陷,而标养试件的微观结构随着龄期的延长逐渐完善,最终形成相对致密的结构。这具体表现为后者的28d强度大于前者,库伦电量较低,结构较为密实,抗氯离子侵蚀能力较强。 
   粉煤灰和矿渣的掺入都显著改善了混凝土的抗氯离子渗透性能,且后者的效果更优。同在标准养护的条件下,掺粉煤灰和矿渣的试件6h电通量分别降低了40.3%和54.8%。同在蒸养条件下,与不掺矿物掺合料的试件相比,两者的6h电通量分别降低了34.0%和48.7%,甚至低于标准养护条件下BY1的6h电通量。这表明矿物掺合料的加入可以有效改善混凝土的抗氯离子渗透性能,弥补因采用蒸汽养护所带来的不利影响。 
   试件BY2、BY3和ZY3的6h电通量均小于1000C,说明混凝土具有良好的抗氯离子渗透能力。 
   
  结论 
  通过本文的研究,可以得出以下结论: 
   1)在本试验采用的蒸养制度条件下,蒸养后的混凝土试件28d抗压强度低于同龄期同配比的标准养护试件; 
   2)与标养试件相比,蒸养混凝土的的6h电通量增加了38.7%,大大减弱了抗氯离子渗透的能力。 
   3)粉煤灰和矿渣的掺入能有效显著改善混凝土的抗氯离子渗透性能,矿渣的效果优于粉煤灰。 
   4)掺粉煤灰或矿渣的蒸养混凝土6h电通量低于不掺矿物掺合料的标养混凝土,且掺入矿渣后蒸养混凝土的6h电通量小于1000库伦,表明混凝土具有良好的抗氯离子渗透性能。 

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