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不同CaOSiO_2比的粉煤灰混凝土滲透溶蝕試驗研究

作者:admin來源:本網 日期:2017-11-14 11:36:07 人氣: 標簽:

  中圖法分類號:TQ二十世紀初期許多科學家己指出長期浸沒在天然水中的混凝土建筑物,必然會遭受浸析腐蝕的危險性,特別強調混凝土中由于氧化鈣的不斷溶出影響硅酸鈣產物的穩定存在,而水化產物的數量及結構則是決定混凝土抗滲耐久性關鍵因此要使混凝土具有抗滲性必須保證足夠數量的穩定水化產物,且這些產物之間要能夠彼此交叉,并將整個混凝土空間形成網狀結構,將粗細集料粘結在一起形成強度、硅酸鹽水化產物的主要化學成份是CaOSO2若長期浸析滲出,水化產物數量減少,量變引起質變,減少到一定程度結構就會破壞,強度明顯降低A.魯特格爾提出了一條混凝土試驗曲線,即CaO溶出量與強度的關系曲線從曲線可知,當CaO浸析出10%后,其強度明顯下降,并在滲透試驗中以此作為允許從混凝土帶走的極限量來評價混凝土的使用壽命。本文通過對混凝土滲透液的化學成分分析,討論不同CaO/SiO2的混凝土在不同壓力作用下,其CaOSO2的溶出規律,并按其溶出10%來粗略計算其使用壽命。

  1試驗1.1試驗方法按表1混凝土配比分別成型抗滲試件,并在養護室養護到規定齡期后,裝入改裝的抗滲儀中,試件與試模之間用防水材料密封,壓力水僅作用于試件上表面,滲透水從試件下表面接收,每隔一定時間測量滲透液體積(即滲水量),直接用量筒量取;Ca3濃度按水工混凝土試驗規程SD定。配比1混凝土齡期28d,配比2混凝土齡期112d,配比3混凝土齡期90d 2結果分析與討論2.1壓力對滲透液體積、溶出物種類及其數量的影響在同一壓力下各配比的滲透液體積均隨時間延長而減少。壓力突然升高時,滲透液體積也突然加,給出了配比1在各壓力下滲透量隨時間的變化趨勢,配比2 3也有類似的實驗數據,配比1日均滲水量隨壓力的升高,呈下降趨勢。配比23日均滲水量隨壓力升高先加,后漸趨穩定(見)上述規律解釋如下:在一定壓力表1混凝土配合比配摩爾比1m3混凝土中各種材料用量C+下混凝土在滲透過程中一方面易溶物質如NaOHKOHCa(OH)2Na2SOiNsSift等溶出,使水化產物減少,發生溶蝕另一方面水又能和混凝土中未水化的然料礦物發生水化反應,不斷生成水化產物,同時溶解物之間又互相反應,形成沉淀物質如CaCO3CaSiO、CaSO4等這些水化產物、沉淀物質及天然水中存在的膠狀物質均能被混凝土內部孔隙界面所吸附,使微孔堵塞,大孔變小,小孔變微,混凝土隨時間延長越來越密實在同一壓力下后者起主導作甩這就是同一壓力下滲水量隨時間延長而減少的原因隨壓力升高三個配比日均滲水量的變化規律不同。一般來說壓力升高滲水量增加。其定量解釋如下:由于混凝土中有大小不同的毛細孔隙存在,水在毛細孔隙中形成凹液面。凹面上的附加壓力與水壓同向,對滲透有利。

  而滲透液要離開表面時,凹液面變成凸液面這種附加壓力與水壓反向成為阻力。因此要使滲透液離開毛細孔口,必須使壓>P附由于附加壓力大小與毛細孔半徑成反比(A=2e/r)因此在較低水壓下大毛細孔中的滲透液可順利滲出,而微小的毛細孔中的滲透液必須到壓力足夠大時才能滲出,這就是壓力升高滲水量突然增大的原因。配比1混凝土中水泥用量大,齡期為28d,比配比2,3均短,未水化水泥多,滲透時水化反應較快,隨時間的延長,混凝土越來越密實,在開始滲透264h內這一因素占主導地位,當升至2 8MPa時滲水量有上升趨勢矛盾的主要方面發生轉化配比2滲水量較大,開始隨壓力的升高增加較快,當壓力增至28MPa后變化緩慢了,該配比膠凝材料用量少,密實性差,雖然齡期最長,但抗滲性最差在滲透過程中雖然吸收水中CaO,使水化反應不斷進行,密實性增大,但這一因素與壓力增高滲水量增加相比,后者占主導地位配比3滲水量最小且隨壓力升高,增加非常緩慢。壓力對溶出種類無影響,對溶出物數量的影響規律與對滲透量的影響規律類同。

  滲透時間(H)不同配比的氧化鈣溶出量比較(mg/d)不同配比的二氧化硅溶出量比較(mg/d)2.2CaO/SiOz比值對溶出物種類、數量、滲水量的影響22.1CaO/Si2比值對溶出物種類及其數量的影響2.8MPa壓力下,日均溶出量達690- 634mg而對水中S2有少量吸收。配比2CaO/Si2=0. 6MPa日均溶出量達53. 6MPa時CaO的吸收量達148. 3.6MPa日均SiO溶出量為4. 6850.4mg,同時也吸收水中CaO,但溶出量及吸收量均比配比2,3小得炙配比1由于CaO含量高,混凝土中嚴重缺硅因此在CaO溶出的同時,水中的硅被吸收了,這就說明水化反應在繼續進行,但由于水中所提供的活性SiO2少,后期水化速率變慢當加至28MPa時,滲水量增加說明壓力升高滲水量增加這一影響因素占主導地位配比2的膠凝材料較少,水化產物少,集料用量多,混凝土混合料的和易性差,易產生蜂窩現象密實性差CaO/SiOz比值較小,日均滲水量大,硅溶出量大此配比缺鈣因此在溶出硅的同時吸收水中鈣,由于水中能提供一定量的鈣,水化反應能以一定速率不斷進行下去,因此滲水量隨壓力升高增加趨勢變緩。配比3混凝土中膠凝材料最多,水化產物的濃度大,粒子間距小,混凝土強度高,密實性最好,因而滲水量最小,SO2溶出量小,CaO吸收量也小,此配比相對而言是最佳的。

  根據以上討論可以推測,CaO/SiOz比值高應溶出CaO,為此又設計了CaO/SiO2= 2的混凝土(含粉煤灰20%,齡期30d)進行滲透試驗,得出了類似CaO/SiO2= 3.17的溶蝕規律,即CaO溶出,SiO2吸收。對配比23進行為期34d等壓滲透試驗果SiO2出daO吸收這一規律重現由于低堿水化產物CSH在室溫下可形成,且¢-015ChinalemicioumalIectromc ushr強度最大最穩定,而此水化產物Ca/S2摩爾比是1,因此是否可以推測在其它條件均保持合適時,Ca/SiO+1,CaO或SO2的溶出量或吸收量最少,可以說水化產物一一凝膠物質的主要成分幾乎不隨滲透液而帶走這樣粉煤灰加入量只要控制CaO/Sitt比值即可控制CaOSi2溶出量不必擔心加入粉煤灰而貧鈣或貧硅的問題了。

  22.2CaO/SO2比值對滲水量影響在開始3d內即1.2MPa壓力下,日均滲水量的大小次序為配比1>配比2>配比3,而后面不管任何壓力下其滲水量次序均為配比2>配比1>配比3,即在壓力試驗范圍內,配比3日均滲水量最小,這是由于配比3膠凝材料多,二次水化反應不斷進行,水化產物數量較多,混凝土相對密實所致不同配比壽命的比較(年)3混凝土壽命的粗略計算根據混凝土中所加水泥、粉煤灰的量實測CaS的百分含量,粗略求出試件中CaOSiO2的量,然后按溶出10%CaO或§SiO2來計算各配比混凝土壽命⑴4結論三個配比混凝土,除配比1外,滲水量隨壓力升高趨向于加,同一壓力下均隨時間延長而減少,說明混凝土隨滲透過程進行越來越密實。

  在保持其它條件均合適時,粉煤灰混凝土中CaO/Stt摩爾比1是最佳配比此時滲水量最小,溶出的CaO(或Sift)或吸收的SiO2(或CaO)最少,壽命最長配比1混凝土不適合水工建筑材料。

  混凝土中CaO(或SiO2)的溶出量與強度的關系因條件限制未能進行實驗,但可以肯定,水化產物的大量溶出必然影響強度

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