一種防腐劑對混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的影響

摘 要：采用一種抗硫酸鹽防腐劑，該抗硫酸鹽防腐劑滿足《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》（JC/T 1011-2006）標準的技術要求。將該抗硫酸鹽防腐劑加入到混凝土中，采用抗硫酸鹽侵蝕（干濕循環(huán)）試驗，測試該防腐劑對混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能影響。試驗結果表明：與基準試樣相比，加入防腐劑后的混凝土試件的抗硫酸鹽侵蝕性能良好。

關鍵詞：混凝土；抗硫酸鹽侵蝕；干濕循環(huán)

0、引言

我國西部及山東省部分地區(qū)鹽漬土中含有大量硫酸鹽，混凝土受硫酸鹽腐蝕破壞的現(xiàn)象較普遍，此外我國東部沿海地區(qū)，海工混凝土尤其是浪花飛濺區(qū)遭受長期的海水的沖刷和干濕交替侵蝕，除遭受氯鹽腐蝕外硫酸鹽類侵蝕也較嚴重。本文采用一種混凝土抗硫酸鹽侵蝕防腐劑，該防腐劑有三種組分組成，且防腐劑滿足《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》（JC/T 1011-2006）標準的技術要求。試驗通過將該防腐劑加入到混凝土中，制成高性能混凝土，測試混凝土的抗硫酸鹽能。

1、混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗

1.1 試驗原材料

水 泥：山水東岳P·O42.5水泥；

摻合料：某建材廠的S95級普通礦粉；

防腐劑：符合JC/T 1011-2006的防腐劑配方；

粗骨料：5-25mm連續(xù)級配花崗巖碎石，符合GB/T 14685-2001要求；

細骨料：中粗河沙，細度模數(shù)2.4，符合GB/T 14684-2001要求；

減水劑：采用聚羧酸高效減水劑，減水率為30%；

水：自來水，符合JGJ63-2006要求；

硫酸鈉：上海埃彼化學試劑，分子式Na2SO4，分子量142.04，分析純。

1.2 混凝土配合比

試驗混凝土配合比見表1-1，新拌混凝土坍落度均在160mm～200mm之間，保水性和粘聚性良好。

表1-1混凝土基準配合比（kg/m3）

P·O 42.5摻合料砂石減水劑防腐劑水灰比

24018872010675.6450.34

1.3 試驗方法

抗硫酸鹽侵蝕性能試驗采用普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準（GB/T 50082-2009）中干濕循環(huán)加速試驗方法。通過測定混凝土試件在干濕交替環(huán)境中能承受的最大干濕循環(huán)次數(shù)來表示混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。

設計抗硫酸鹽等級為KS150，試件采用尺寸為100mm× 100mm×100mm的立方體試件，每組為3塊。除制作抗硫酸鹽侵蝕試驗用試件外，還按照同樣方法，同時制作抗壓強度對比用試件。

試驗裝置采用混凝土硫酸鹽干濕電腦控制循環(huán)設備，試件在養(yǎng)護至26天齡期時從標準養(yǎng)護室取出，擦干試件表面水分，然后將試件放入烘箱中，在（80±5）℃溫度下烘48h。烘干結束后將試件冷卻到室溫。試件冷卻后立即將試件放入混凝土硫酸鹽干濕電腦控制循環(huán)設備試件架中，相鄰試件之間保持20mm間距，將配制好的5%Na2SO4溶液放入試件盒，溶液超過最上層試件表面20mm，設置該設備干濕循環(huán)全過程：浸泡14h，干燥1h，烘干8h，冷卻1h然后啟動干濕循環(huán)設備。試件浸泡、烘干及冷卻等過程自動進行。且設備具有數(shù)據(jù)實時顯示、斷電記憶及試驗數(shù)據(jù)自動存儲的功能，24h為一個干濕循環(huán)，試驗中每月更換一次試驗溶液，當循環(huán)進行到60次、90次、120次、150次時，將試塊取出，測試混凝土的抗壓強度。

試驗所測得不同齡期抗壓強度，采用混凝土抗壓強度耐蝕系數(shù)來表征混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能，混凝土抗壓強度耐蝕系數(shù)為N次干濕循環(huán)后受硫酸鹽腐蝕的一組混凝土試件的抗壓強度測定值（MPa）與受硫酸鹽腐蝕試件同齡期的標準養(yǎng)護的一組對比混凝土試件的抗壓強度測定值（MPa）的比值；

1.4 試驗結果分析：

1）砼試塊在硫酸鈉溶液干濕循環(huán)作用下，強度表現(xiàn)為初期上升后期下降。這是因為在試驗初期，膠凝材料進一步水化，內(nèi)部逐步密實，且干濕循環(huán)作用一定程度上能增進水泥混凝土的水化。早期浸泡過程，游離水進入混凝土毛細孔，并且少量硫酸鹽的作用產(chǎn)生一些鈣礬石對混凝土起到一定的密實作用；烘干過程中，溫度升高，未完全水化的水泥顆粒在游離水存在的條件下繼續(xù)水化，生成物填充了混凝土的毛細孔，增加了混凝土的密實性。兩者共同作用下使初期強度有所上升；隨著時間的變化，鈣礬石量的增多，體積膨脹變大，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生損傷，損傷不斷累積導致后期混凝土強度降低。

2）試驗結束時（150個干濕交替循環(huán)）基準混凝土的耐腐蝕性良好，達到KS120等級。這是因為基準混凝土用礦物摻合料取代部分水泥，一方面，礦物摻合料相對降低了混凝土中總的C3A 含量，減少了鈣釩石產(chǎn)生[1]；另一方面，礦物摻合料與水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2發(fā)生二次水化反應，生成C-S-H凝膠，改善了混凝土的內(nèi)部結構[1]。兩方面的共同作用提高了抗硫酸鹽侵蝕能力。

3）基準混凝土強度90次循環(huán)后開始下降，而加入防腐劑后混凝土的強度120次循環(huán)后才開始下降。150個循環(huán)結束時耐腐蝕系數(shù)仍高于75%，最高可達94%，達到KS150等級。

3、結論

加入該防腐劑能夠推遲混凝土在硫酸鹽侵蝕環(huán)境中強度下降的時間。并且加入防腐劑后混凝土的耐蝕系數(shù)較基準混凝土相比有明顯提升，可達到KS150等級。說明加入該抗硫酸鹽防腐劑能夠顯著提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。