模擬服役條件的混疑土抗鹽凍研究

摘要 為研究混凝土抗鹽凍性能，試驗(yàn)了不同強(qiáng)度等級(jí)、應(yīng)力水平、鹽溶液等因素對(duì)混凝土抗鹽凍性能的影響，結(jié)果表明：不同因素均對(duì)混凝土抗鹽凍性能產(chǎn)生了不同程度的影響，其中壓應(yīng)力水平應(yīng)該在25%～50%之間；混凝土強(qiáng)度對(duì)抗鹽凍性能的影響大小為C50gt;C40gt;C20；鹽溶液對(duì)其影響較大，隨著溶液濃度增加其抗鹽凍性能較差。

關(guān)鍵詞 混凝土；抗鹽凍性；研究

中圖分類號(hào) TU528.01 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

自從水泥被廣泛應(yīng)用后，建筑已逐步發(fā)展到現(xiàn)在的階段，由于其施工簡(jiǎn)便，用料本地化，經(jīng)濟(jì)成本低，盡管混凝土結(jié)構(gòu)有著明顯的優(yōu)勢(shì)，但其在推廣和使用中仍面臨諸多問(wèn)題［1］。其中，耐用性問(wèn)題最為突出，應(yīng)當(dāng)予以充分關(guān)注［2］。

在我國(guó)東北和華北等寒冷區(qū)域，由于凍結(jié)、融化等原因，導(dǎo)致了混凝土構(gòu)件的損傷。溫度差異大時(shí)，混凝土構(gòu)件的內(nèi)部水力損失是影響其耐用性的主要原因［3］。由于局部脫落，引起了混凝土的內(nèi)部濕度和不平衡，因此，在一定程度上會(huì)對(duì)混凝土的耐久性和壽命產(chǎn)生一定的不利影響，同時(shí)，因其腐蝕造成的成本也不可忽視［4］。

本文開(kāi)展不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土受氯鹽腐蝕和硫酸鹽腐蝕的不同壓應(yīng)力狀態(tài)凍融試驗(yàn)研究在兩種情況下進(jìn)行［5］。分析其應(yīng)力水平、強(qiáng)度等級(jí)、鹽溶液等對(duì)混凝土影響，并為此類工程提供了理論依據(jù)。

1試驗(yàn)部分

1.1原材料

水泥：選用遼寧省綠源公司生產(chǎn)的普洱市高強(qiáng)水泥；砂礫：由沈陽(yáng)出產(chǎn)的砂礫，顆粒大小在5～20mm之間；細(xì)集料粒：沈陽(yáng)河沙，細(xì)粒含量2.5。

溶液：試驗(yàn)均采用具有很高純度的氯化鈉和硫酸鈉配制溶液。

1.2試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)

為了研究混凝土抗鹽凍性能對(duì)混凝土強(qiáng)度的變化規(guī)律，本試驗(yàn)采用C20、C40、C503個(gè)等級(jí)混凝土，配合比設(shè)計(jì)如表1所示。

1.3試件制備

本文采用2種不同規(guī)格的混凝土，3種不同的混凝土，在澆注完畢后24h內(nèi)進(jìn)行脫模；在常規(guī)環(huán)境中保存28d。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1應(yīng)力等級(jí)對(duì)抗鹽能力的作用

探討了不同應(yīng)力水平下的混凝土抗鹽凍能力，圖1、圖2為相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土在NaCl和Na2SO4腐蝕作用下的質(zhì)量損失和相對(duì)動(dòng)彈模系數(shù)之間的比較關(guān)系。

由上述曲線可知，同一鹽類腐蝕情況下，相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土在25%的應(yīng)力水平下，其品質(zhì)損耗最高，最高達(dá)13.21%，其次是相對(duì)動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)，其次是75%，兩者的質(zhì)量損失率分別在0.21%～2.75%、0.18%～6.46%。然而，在C50混凝土中，因其有一定的錯(cuò)誤，如凍結(jié)、融化周期小、樣品資料不足等原因，使其表現(xiàn)出的規(guī)律稍有差異（圖3）。

結(jié)果表明：在同等的強(qiáng)度等級(jí)下，同一鹽腐蝕的試樣，在0%～50%的應(yīng)力水平下，外加的應(yīng)力水平愈大，則其表層的剝離狀況及內(nèi)部破壞愈明顯，亦就是混凝土耐鹽凍性愈好；而在50%～80%的強(qiáng)度區(qū)間，混凝土的破壞狀態(tài)會(huì)隨著應(yīng)力級(jí)別的提高而惡化，從而降低其抗鹽漬性。

2.2水泥砂漿的抗鹽能力與水泥的抗凍性

研究強(qiáng)度等級(jí)對(duì)混凝土抗鹽凍性能的影響，在同一應(yīng)力等級(jí)及不同鹽堿腐蝕下，觀察到了混凝土在各種強(qiáng)度條件下的相對(duì)動(dòng)力彈性因子與質(zhì)量損耗之間的相關(guān)性（圖4、圖5）。

結(jié)果表明，在同一鹽類腐蝕環(huán)境下，同一應(yīng)力等級(jí)下，材料的質(zhì)量損失速率整體表現(xiàn)為C20gt;C40gt;C50，相對(duì)動(dòng)態(tài)彈性模量表現(xiàn)出的規(guī)律為：C50gt;C40gt;C20，NaCl腐蝕50%～75%的試樣沒(méi)有表現(xiàn)出同樣的變化，試驗(yàn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，而且單獨(dú)選取一個(gè)凍融循環(huán)的階段并不能代表所有情況的發(fā)展趨勢(shì)，故所呈現(xiàn)的規(guī)律不能做到完全一致（圖6）。

結(jié)果表明：C50混凝土的水泥水灰含量偏低，水泥砂漿與集料間的結(jié)合強(qiáng)度、內(nèi)部組織更加致密，不易受鹽和凍融的影響，因而C50混凝土具有良好的耐鹽凍能力。

2.3鹽溶液對(duì)混凝土抗鹽凍性能的影響

從圖7、圖8可以看到，在NaCl水的腐蝕下，樣品的質(zhì)量損失速率和動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)都高于Na₂SO₄，其中，最大的差異為8.32%和92%，最低的差距為43%。結(jié)果表明，同應(yīng)力水平相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其斷裂強(qiáng)度高于Na₂SO₄。

結(jié)果表明：氯化鈉溶液中的氯化物對(duì)鋼筋的腐蝕作用更加顯著，使其耐鹽腐蝕能力下降，而硫酸鹽含量則相對(duì)較小，因此，在實(shí)際施工中，必須重視氯化物的作用。

3結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出了結(jié)論：

（1）不同強(qiáng)度等級(jí)和不同鹽溶液的混凝土，隨著凍融次數(shù)的增多，外層水泥砂漿層發(fā)生不同的剝離，其質(zhì)量損失速率逐步提高，而相應(yīng)的動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)則呈下降趨勢(shì)。

（2）同一強(qiáng)度等級(jí)相同鹽的浸漬處理后，在各種應(yīng)力等級(jí)下，隨著凍結(jié)時(shí)間的延長(zhǎng)，其質(zhì)量損失速率呈遞增趨勢(shì)，而相應(yīng)的動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)則呈遞減趨勢(shì)（圖9）。

（3）在壓力等級(jí)為0%～50%時(shí)，較大的壓力下，其質(zhì)量與相對(duì)動(dòng)態(tài)彈性模量關(guān)系曲線

損耗較小，較高的動(dòng)態(tài)彈性模量和較好的抗鹽能力；壓力等級(jí)為50%～80%時(shí)，受壓強(qiáng)度較高時(shí)，其強(qiáng)度較大，而且它的相對(duì)動(dòng)力彈性系數(shù)很低，而且它的內(nèi)耗也很大。且耐鹽腐蝕能力較差。因此，可以認(rèn)為在25%～50%壓力范圍內(nèi)施加預(yù)緊力。

（4）同應(yīng)力水平相同鹽腐蝕情況下，不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土的質(zhì)量損失速率表現(xiàn)為C20gt;C40gt;C50，且其動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)表現(xiàn)為C50gt;C40gt;C20。

（5）在同樣的應(yīng)力水平下，受鹽侵蝕的混凝土，其質(zhì)量損失速率和動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)都高于硫酸鈉，其質(zhì)量損失增長(zhǎng)率為92%，最大值為13.81%。

參考文獻(xiàn)

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