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不同CaOSiO_2比的粉煤灰混凝土渗透溶蚀试验研究

作者:admin来源:本网 日期:2017-11-14 11:36:07 人气: 标签:

  中图法分类号:TQ二十世纪初期许多科学家己指出长期浸没在天然水中的混凝土建筑物,必然会遭受浸析腐蚀的危险性,特别强调混凝土中由于氧化钙的不断溶出影响硅酸钙产物的稳定存在,而水化产物的数量及结构则是决定混凝土抗渗耐久性关键因此要使混凝土具有抗渗性必须保证足够数量的稳定水化产物,且这些产物之间要能够彼此交叉,并将整个混凝土空间形成网状结构,将粗细集料粘结在一起形成强度、硅酸盐水化产物的主要化学成份是CaOSO2若长期浸析渗出,水化产物数量减少,量变引起质变,减少到一定程度结构就会破坏,强度明显降低A.鲁特格尔提出了一条混凝土试验曲线,即CaO溶出量与强度的关系曲线从曲线可知,当CaO浸析出10%后,其强度明显下降,并在渗透试验中以此作为允许从混凝土带走的极限量来评价混凝土的使用寿命。本文通过对混凝土渗透液的化学成分分析,讨论不同CaO/SiO2的混凝土在不同压力作用下,其CaOSO2的溶出规律,并按其溶出10%来粗略计算其使用寿命。

  1试验1.1试验方法按表1混凝土配比分别成型抗渗试件,并在养护室养护到规定龄期后,装入改装的抗渗仪中,试件与试模之间用防水材料密封,压力水仅作用于试件上表面,渗透水从试件下表面接收,每隔一定时间测量渗透液体积(即渗水量),直接用量筒量取;Ca3浓度按水工混凝土试验规程SD定。配比1混凝土龄期28d,配比2混凝土龄期112d,配比3混凝土龄期90d 2结果分析与讨论2.1压力对渗透液体积、溶出物种类及其数量的影响在同一压力下各配比的渗透液体积均随时间延长而减少。压力突然升高时,渗透液体积也突然加,给出了配比1在各压力下渗透量随时间的变化趋势,配比2 3也有类似的实验数据,配比1日均渗水量随压力的升高,呈下降趋势。配比23日均渗水量随压力升高先加,后渐趋稳定(见)上述规律解释如下:在一定压力表1混凝土配合比配摩尔比1m3混凝土中各种材料用量C+下混凝土在渗透过程中一方面易溶物质如NaOHKOHCa(OH)2Na2SOiNsSift等溶出,使水化产物减少,发生溶蚀另一方面水又能和混凝土中未水化的然料矿物发生水化反应,不断生成水化产物,同时溶解物之间又互相反应,形成沉淀物质如CaCO3CaSiO、CaSO4等这些水化产物、沉淀物质及天然水中存在的胶状物质均能被混凝土内部孔隙界面所吸附,使微孔堵塞,大孔变小,小孔变微,混凝土随时间延长越来越密实在同一压力下后者起主导作甩这就是同一压力下渗水量随时间延长而减少的原因随压力升高三个配比日均渗水量的变化规律不同。一般来说压力升高渗水量增加。其定量解释如下:由于混凝土中有大小不同的毛细孔隙存在,水在毛细孔隙中形成凹液面。凹面上的附加压力与水压同向,对渗透有利。

  而渗透液要离开表面时,凹液面变成凸液面这种附加压力与水压反向成为阻力。因此要使渗透液离开毛细孔口,必须使压>P附由于附加压力大小与毛细孔半径成反比(A=2e/r)因此在较低水压下大毛细孔中的渗透液可顺利渗出,而微小的毛细孔中的渗透液必须到压力足够大时才能渗出,这就是压力升高渗水量突然增大的原因。配比1混凝土中水泥用量大,龄期为28d,比配比2,3均短,未水化水泥多,渗透时水化反应较快,随时间的延长,混凝土越来越密实,在开始渗透264h内这一因素占主导地位,当升至2 8MPa时渗水量有上升趋势矛盾的主要方面发生转化配比2渗水量较大,开始随压力的升高增加较快,当压力增至28MPa后变化缓慢了,该配比胶凝材料用量少,密实性差,虽然龄期最长,但抗渗性最差在渗透过程中虽然吸收水中CaO,使水化反应不断进行,密实性增大,但这一因素与压力增高渗水量增加相比,后者占主导地位配比3渗水量最小且随压力升高,增加非常缓慢。压力对溶出种类无影响,对溶出物数量的影响规律与对渗透量的影响规律类同。

  渗透时间(H)不同配比的氧化钙溶出量比较(mg/d)不同配比的二氧化硅溶出量比较(mg/d)2.2CaO/SiOz比值对溶出物种类、数量、渗水量的影响22.1CaO/Si2比值对溶出物种类及其数量的影响2.8MPa压力下,日均溶出量达690- 634mg而对水中S2有少量吸收。配比2CaO/Si2=0. 6MPa日均溶出量达53. 6MPa时CaO的吸收量达148. 3.6MPa日均SiO溶出量为4. 6850.4mg,同时也吸收水中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,混凝土中严重缺硅因此在CaO溶出的同时,水中的硅被吸收了,这就说明水化反应在继续进行,但由于水中所提供的活性SiO2少,后期水化速率变慢当加至28MPa时,渗水量增加说明压力升高渗水量增加这一影响因素占主导地位配比2的胶凝材料较少,水化产物少,集料用量多,混凝土混合料的和易性差,易产生蜂窝现象密实性差CaO/SiOz比值较小,日均渗水量大,硅溶出量大此配比缺钙因此在溶出硅的同时吸收水中钙,由于水中能提供一定量的钙,水化反应能以一定速率不断进行下去,因此渗水量随压力升高增加趋势变缓。配比3混凝土中胶凝材料最多,水化产物的浓度大,粒子间距小,混凝土强度高,密实性最好,因而渗水量最小,SO2溶出量小,CaO吸收量也小,此配比相对而言是最佳的。

  根据以上讨论可以推测,CaO/SiOz比值高应溶出CaO,为此又设计了CaO/SiO2= 2的混凝土(含粉煤灰20%,龄期30d)进行渗透试验,得出了类似CaO/SiO2= 3.17的溶蚀规律,即CaO溶出,SiO2吸收。对配比23进行为期34d等压渗透试验果SiO2出daO吸收这一规律重现由于低碱水化产物CSH在室温下可形成,且¢-015ChinalemicioumalIectromc ushr强度最大最稳定,而此水化产物Ca/S2摩尔比是1,因此是否可以推测在其它条件均保持合适时,Ca/SiO+1,CaO或SO2的溶出量或吸收量最少,可以说水化产物一一凝胶物质的主要成分几乎不随渗透液而带走这样粉煤灰加入量只要控制CaO/Sitt比值即可控制CaOSi2溶出量不必担心加入粉煤灰而贫钙或贫硅的问题了。

  22.2CaO/SO2比值对渗水量影响在开始3d内即1.2MPa压力下,日均渗水量的大小次序为配比1>配比2>配比3,而后面不管任何压力下其渗水量次序均为配比2>配比1>配比3,即在压力试验范围内,配比3日均渗水量最小,这是由于配比3胶凝材料多,二次水化反应不断进行,水化产物数量较多,混凝土相对密实所致不同配比寿命的比较(年)3混凝土寿命的粗略计算根据混凝土中所加水泥、粉煤灰的量实测CaS的百分含量,粗略求出试件中CaOSiO2的量,然后按溶出10%CaO或§SiO2来计算各配比混凝土寿命⑴4结论三个配比混凝土,除配比1外,渗水量随压力升高趋向于加,同一压力下均随时间延长而减少,说明混凝土随渗透过程进行越来越密实。

  在保持其它条件均合适时,粉煤灰混凝土中CaO/Stt摩尔比1是最佳配比此时渗水量最小,溶出的CaO(或Sift)或吸收的SiO2(或CaO)最少,寿命最长配比1混凝土不适合水工建筑材料。

  混凝土中CaO(或SiO2)的溶出量与强度的关系因条件限制未能进行实验,但可以肯定,水化产物的大量溶出必然影响强度

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