掺膨胀剂和矿物掺合料混凝土耐海水侵蚀性能的研究

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掺膨胀剂和矿物掺合料混凝土耐海水侵蚀性能的研究

李丽琴１，陈丽丽２

（１．金华职业技术学院，浙江金华

３２１００７；

２．中国新型建筑材料工业杭州设计研究院，浙江杭州３１０００３）

摘要：通过混凝土海水浸泡试验，系统研究了矿渣、膨胀剂等矿物掺合料对混凝土抗海水侵蚀性能的影响。结果表明，掺适量的

矿渣、膨胀剂能显著提高混凝土的抗海水侵蚀性。

关键词：混凝土；矿渣；膨胀剂；抗海水侵蚀性中图分类号：ＴＵ５２８．５５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－７０２Ｘ（２００８）０２－０００７－０３

Ｓｔｕｄｙｏｎｍａｒｉｎｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈｅｘｐａｎｓｉｏｎａｇｅｎｔａｎｄｍｉｎｅｒａｌａｄｍｉｘｔｕｒｅ

ＣＨＥＮＬｉｌｉ２ＬＩＬｉｑｉｎ１，

（１．ＪｉｎｈｕａＶｏｃａｔｉｏｎａｌ＆ＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｊｉｎｈｕａ３２１００７，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ；

２．ＣｈｉｎａＮｅｗＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｄｕｓｔｒｙＨａｎｇｚｈｏｕＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１０００３，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）

０前言

海水侵蚀性能的影响。经１２个月观察、测试，试件表面完好，

未发现有腐蚀的痕迹。

我国有着漫长的海岸线，随着经济的发展，海洋开发越来越为国内外所关注。开发海洋资源及利用海洋空间都离不开海工建筑物。吴中伟院士认为，混凝土在水工或海工建筑中耐久性比强度更重要，作为安全保证的强度乃是耐久性影响下的强度。因此，对于海工混凝土，应该说抗盐类腐蚀性是耐久性的基础，也是第一位的指标。然而，长期以来，人们把主要精力都集中在提高混凝土的强度，而忽略了对耐久性的研究。

使混凝土耐久性显著降低的主要原因是收缩等引起的开裂和内部细裂缝。由此可见，高性能混凝土应该是具有补偿收缩功能的混凝土。补偿收缩的有效方法是增加胶材中ＳＯ３含量，以得到足够的钙矾石来补偿混凝土的收缩。此外，使用矿渣掺合料的水泥混凝土，对Ｃ１－的固着率高，而且Ｃ１－的渗透比普通水泥混凝土慢［１］。但这些膨胀剂与矿物掺和料对混凝土抵抗海水侵蚀作用的有效性，尤其是长期有效性仍值得进一步研究。

本文通过试验研究了矿渣、膨胀剂等掺和料对混凝土抗

收稿日期：２００７－１１－２０

作者简介：李丽琴，女，１９８０年生，浙江台州人，硕士。

１

１．１

试验

试验用原材料

水泥：采用三狮水泥厂生产的４２．５级普通硅酸盐水泥；

细骨料：中砂，粗骨料：５～１０ｍｍ碎石；高效减水剂：采用减水率为１５％～２０％的萘系减水剂（固含量为４０％）；矿渣：杭州矿渣微粉厂生产的磨细矿渣微粉，比表面积为４８０ｍ２／ｋｇ；膨胀剂：ＵＥＡ－Ｈ膨胀剂；人工海水：为了在短时间内进行有效的试验，本实验采用加速试验方法，配置了５倍天然海水浓度的人工海水侵蚀液，人工海水与天然海水中的盐含量［２］见表１。

表１

化学成分天然海水

ＮａＣｌ２１．００

海水成分

ＭｇＳＯ ４７Ｈ２Ｏ

１．５４７．７０

ＣａＳＯ ４２Ｈ２Ｏ

２．４３１２．１５

ｇ／Ｌ

ＣａＣＯ３０．１０．５

ＭｇＣｌ２２．５４１２．７０

人工海水１０５．００

１．２试验方法及混凝土的配合比

本试验采用实验室加速试验法，试件设计配合比见表２，其中水灰比，试件Ａ为０．２５、Ｂ为０．３０、Ｃ０～Ｃ９为０．３５、Ｄ为０．５０。制备４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ的试块，将成型试块在标准养护室（［２０±３）℃，水中］养护２８ｄ后，浸泡在溶液中，试件需测试初始强度。试验持续１２个月，每隔１个月更换浸泡溶液，

ＮＥＷＢＵＩＬＤＩＮＧＭＡＴＥＲＩＡＬＳ

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李丽琴，等：掺膨胀剂和矿物掺合料混凝土耐海水侵蚀性能的研究

以保证溶液内离子浓度能够保持稳定。每隔３月，对试件进行力学性能测试。

表２

编号ＡＢＣ０Ｃ１Ｃ２Ｃ３Ｃ４Ｃ５Ｃ６Ｃ９Ｄ

水泥／ｋｇ４２０．０３６０．５２２７．５２０４．８１９３．４１８２．０１７０．６１５９．３１４７．９３１８．５２８０．０

矿渣／ｋｇ１８０．０１５４．５２２７．５２２７．５２２７．５２２７．５２２７．５２２７．５２２７．５１３６．５１２０．０

配合比设计

砂／ｋｇ６９０７２５７４０７４０７４０７４０７４０７４０７４０７４０７２０

ＵＥＡ／ｋｇ０００２２．８３４．１４５．５５６．９６８．３７９．６００

减水剂／Ｌ３０．０２３．２１８．２１８．２１８．２１８．２１８．２１８．２１８．２１８．２７．５

水／ｋｇ１５０１５５１６０１６０１６０１６０１６０１６０１６０１６０２００

从图１可以看出，混凝土抗压强度在前９０ｄ呈现上升趋势，水灰比越大，上升幅度越大；９０ｄ后开始下降，而且水灰比越大，下降幅度越大（水灰比０．５０除外）。这主要是因为海水中的侵蚀介质与水泥石的某些组分发生化学反应生成的膨胀性产物，在实验的早期能使混凝土内部更加密实，强度增加，其原理与文献［４］中混凝土在硫酸盐腐蚀作用下，轴心抗压强度将有所提高相似。而水灰比越大的混凝土，往往其孔隙率也越大，因此，早期强度增加更为明显。而到后期，由于混凝土内部孔隙率被难溶的盐类矿物充满，进一步生成的盐类矿物吸水膨胀就会在混凝土内部引起很大的膨胀内应力，而当膨胀内应力超过混凝土的抗拉强度时，就会使混凝土强度严重下降。从图２可以看出，不论何种水灰比的混凝土，在试验的前期，抗折强度都有所增加，水灰比越小，增加幅度越大，到了后期，抗折强度开始下降，同样也是水灰比小的下降幅度大。混凝土在海水中浸泡３６０ｄ的抗侵蚀系数（见表３），除水灰比为０．５０的混凝土试样以外，其余水灰比的混凝土试样，抗折强度都比水养的高，表现为抗侵蚀系数大于１；而抗压强度均低于水养混凝土试样，强度损失最大的是水灰比０．５０的试样，损失达到１９．７％，并且抗侵系数随着水灰比的增大而降低。因此，降低水灰比可使混凝土的密实度增加，从而显著地提高混凝土的抗海水侵蚀能力。

表３

水灰比０．２５０．３００．３５０．５０

Ｒｐ０／ＭＰａ１６．９１５．３１５．２１３．５

石子／ｋｇ１０４０１０８５１１１５１１１５１１１５１１１５１１１５１１１５１１１５１１１５１０８０

试件在抗侵蚀试验中的力学性能损失评定指标分别以受侵蚀试件一定龄期的抗折（Ｒｐ）、抗压（Ｒｃ）强度与相同龄期标养试件的抗折（Ｒｐ０）、抗压（Ｒｃ０）强度的比值，即为弯拉抗侵系数ＫＰ和弯压抗侵系数Ｋｃ来表示。其中抗侵系数越大，则材料的抗侵能力越强［３］。

２

２．１

试验结果与分析

不同水灰比混凝土的抗海水浸蚀能力

不同水灰比混凝土的３６０ｄ抗侵系数

Ｒｐ／ＭＰａ１７．４１５．４１５．３１２．６

Ｋｐ／％１０３．０１００．７１００．７９３．３

Ｒｃ０／ＭＰａ１０７．５９０．１７６．９７３．２

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