轴拉荷载作用对粉煤灰混凝土抗氯离子侵蚀性的影响.pdf
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1、2 0 1 3 年 第 8期 (总 第 2 8 6 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 3 ( T o t a l No 2 8 6 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 T HEORETI CAL RES E ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 8 0 0 3 轴拉荷载作用对粉煤灰混凝土抗氯离子侵蚀性的影响 周凤华 ,姜福香 ,孟令波 。 ( 1 青岛市市政工程管理处 综合科 ,山东 青岛 2 6 6 0 0 0 ;2 青岛理工大学 土木工程学院,山东 青岛 2 6 6
2、0 3 3 ; 3 滨州市公路工程检测中心,山东 滨州 2 5 6 6 0 0 ) 摘要 : 通过氯离子侵蚀试验 , 对轴拉荷载作用下粉煤灰混凝土抗氯离子侵蚀性能进行 了研究 。 结果表明 : 采用适量的粉煤灰 等量取代水泥可以改善混凝土的孑 L 结构 , 增加混凝土的密实性 , 提高混凝土抵抗氯离子侵蚀的能力; 但过高的粉煤灰掺量 , 反而 对提高混凝土的抗渗性有不利影响。 短期轴拉荷载作用后 , 由于混凝土内部微裂缝的扩展和形成, 混凝土抗氯离子侵蚀的能力下 降。 拉应力水平越高 , 氯离子含量和侵蚀深度增加越明显。 但同级荷载水平作用下 , 粉煤灰掺量对混凝土抵抗氯离子侵蚀能力的 影响仍
3、遵循前述规律, 可见 , 材料组成是影响混凝土抗腐蚀能力的最主要因素。 关键词 : 轴拉荷载;粉煤灰混凝土;氯离子 ;微裂缝 中图分类号: T U 5 2 8 O 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 8 0 0 0 8 0 4 I n flu e n c e o f a n a p p l i e d u n i a x i a l t e n s i l e s t r e s s o n c h l o r i d e p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e o f f ly a s h
4、 c o n c r e t e ZHOUFe n g hu a1 , J I ANG Fu xi a n g2 , MENGLi n gb o ( 1 Qi n g d a o Mu n i c i p a l E n g i n e e ri n g Ma n a g e me n t , Qi n g d a o 2 6 6 0 0 0, C h i n a ; 2 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e ri n g , Qi n g d a o T e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y , Qi n
5、 g d a o2 6 6 0 3 3 , C h i n a ; 3 Bi n z h o uHi g h wa yE n g i n e e r i n g t e s t Ce n t e r , Bi n z h o u2 5 6 6 0 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h e r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e p e n e tr a t i o n o f fl y a s h c o n c r e t e u n d e r u n i a x i a l t e n s i l e l o a
6、 d wa s s t u d i e d t h r o u g h c h l o r i d e p e n e t r a t i o n e x p e rime n t Th e r e s ul t s h o we d t h a t us i n g the r i g h t a mo u n t of n y a s h a s a n e q ua l r e p l a c me n t t o c e me n t c o u l d i mp r o v e the po r e s t r u c t ur e o f t h e c o n c r e t e
7、 a n d i n c r e a s e the c o mp a c t n e s s o f t h e c o n c r e t e T h e n i mp r o v e t h e a b i l i t y o f c o n c r e t e r e s i s t an c e t o c h l o r i d e p e n e tra t i o n Ho we v e r , mu c h h i gh fl y a s h c o n t e n t w o u l d h a v e a n a d v e r s e e ff e c t t o i
8、mp r o v e t h e p e r me a b i l i ty r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e Af t e r uni a x i a l t e n s i o n unl o a d e d , the c h l o r i d e p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e of fly a s h c o nc r e t e wo ul d be d e c r e a s e d d u e t o t he d e v e l o p me nt a nd f o rm a
9、t i o n o f i nt e r na l mi c r o c r a c k s Th e h i g h e r t he t e n s i l e s tre s s l e v e l wa s , the h i g he r t he c h l o rid e c o n c e n t wa s a n d t h e d e e pe r the p e n e tra t i o n d e p th wa s Und e r t h e s a me g r a d e o f t e n s i l e 1 o a d the i n flue n c e
10、r u l e o f f l y ash r e pl a c e me n t o n t h e c h l o rid e pe n e tra t i o n r e s i s t a n c e o f c o nc r e t e wa s s i mi l a r t o t h a t me n t i o n e d a b o v e Th u s i t C an b e s e e n t h a t ma t e r i a l c o mp o s i t i o n i S t h e mo s t i mp o r t ant f a c t o r e f
11、f e c t i n g t h e c o r r o s i o n r e s i s t a n t a b i l i ty o f c o n c r e t e Key wor ds : un i a x i a 1 t e ns i l e l O a d: fly ash c o nc r e t e: c h l o r i d e i o n; mi c r o c r a c k 0 引 言 实际的混凝 土结构 , 除经受荷载作用外 , 还 同时经 受 环境 、 气候等多因素的协同作用。 研究表明 , 荷载和环境因 素协同作用往往会加剧混凝土结构的劣化进程, 缩短结构
12、 物的服役寿命。 近年来 , 不少学者开展了这方面的研究 - 6 。 为此 , 国际材料与结构试验联合会( L E M) 成立 了专门的 技术委员会 , 旨在 围绕多因素复合作用下混凝土的耐久性 能开展相关研究, 并将提出相应的R I L E M 国际技术推荐规 范试验方法同 。 姜福香4 1 通过试验研究, 发现经受动静轴拉 荷载作用后, 混凝土的孔隙率有明显的增大 , A K o n i n 等L 8 对经受轴拉荷载的钢筋混凝土试件进行了 1 2个月的盐雾 腐蚀试验, 测定了氯离子的分布情况。 结果显示, 荷载水平 对氯离子渗透有非常显著的影响。 氯离子表观扩散系数和 收稿 日期 :2 0
13、 1 3 - 0 2 2 1 基金项目:国家重点基础研究发展计 1J ( 9 7 3 计划) ( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) 8 荷载水平之间存在指数关 系。 D o n g H u n Ki m等唧 的研究也 表明, 拉应力对混凝土抗氯离子侵蚀性能影响显著 。 本研究采用氯离子侵蚀试验 , 对轴拉荷载作用下粉煤 灰混凝土 的抗氯离子侵蚀性能进行研究 , 揭示了轴拉荷载 对混凝 土的微 观损伤 、 抗氯 离子侵蚀性 的影 响规律 。 可为 氯盐环境下粉煤灰混凝土的合理使用提供参考。 1 试 验 方 案 1 1 原材料及配合比 本试 验所用原 材料均来 自青 岛本 地 ,
14、 水 泥为青 岛产 P 04 2 5 级水泥, I I 级粉煤灰, 具体的化学组分见表 1 。 粗骨 料选用 粒径 为 5 - 2 5 m m 连续级配 的碎石 。 细骨料为青 岛 当地的河砂 , 最大粒径为 5 mm的中砂 , 细度模数 2 6 。 外加 剂为一种聚羧酸型高效减水剂 , 拌和水为普通 自来水 。 混凝 表 1 水泥及矿物掺合料的化学成分及矿物组成 土配合 比详见表 2 。 四个配合 比的 2 8 d 立方体抗压强度分 别为 4 0 6 、 3 8 4 、 2 9 4 、 2 2 7 MP a 。 表 2混凝土配合比 1 2 试件制备及加 栽 本研究采用 R C M法对未经荷载
15、损伤的粉煤灰混凝土 的基本抗氯离子侵蚀性能进行了测试。 试件采用 , 1, 1 o o m r f l x 2 0 0 mm试模成型 , 水养护 , 试验前 7 d , 从每个试件 中部切 取 3 个高度为( 5 0 + 2 ) n u n的试件。 经受轴拉荷载作用 的试件采用文献 1 0 】 所设计 的哑铃 型试 件 , 具体尺寸如图 1 所示。 试件成型后 , 经过 2 4 h 室温 下养护后拆模, 移人标准养护室( ( 2 0 + 3 ) , R H 9 5 ) , 养 护至 2 8 d , 再置于室 内 自然放置 2 8 d 。 厂 I 1 。 l i一 , 厂 甘 0 厂 l I I
16、 I I r I l 2 日 1 一 0 目 【 I I I ! z l I I -I I I ! 一 口 图 1 轴拉试件详图( 单位 : mm) 首先 , 每个配合 比至 少选取 3 个试 件拉至破坏 , 通过 取其破坏荷载的平均值确定试件的极限承载力 , 试验得到 配合 比 B1 B 4的极 限抗拉承载力分别 为 2 9 9 2 、 2 5 6 、 2 5 2 4 、 1 7 0 8 k N。 其他试件施加 的短期轴拉 荷载水平选定为 O F , 、 2 5 、 3 5 、 5 0 、 6 5 、 7 5 F t 。 短 期轴拉荷 载在 日本 津岛仪器制造所生产的 S E S 1 0 0
17、 0型电子拉伸试验机上施 加。 采用 2 k N m i n的速度加载至预定的应力水平后, 保持恒 定持载 1 5 m i n , 再缓慢卸载。 1 3 氯 离子侵蚀试验 用水锯将加载后的试件两端切除 , 并将中间 2 0 0 mm的 一 段切割成两个 1 0 0 m mx l 0 0 mm的小试件, 用清水洗净。 为 确保混凝土的氯盐侵蚀过程为一维扩散 , 将试块用环氧树脂 进行密封处理, 仅留下与模具接触的两个相对侧面作为试验 面。 氯离子侵蚀过程, 通过将一个试验面与3 N a C 1 溶液持 续接触 2 8 d 完成( 液面始终保持高出试块底面( 5 1 ) mm) , 如图 2 所示
18、 。 待达到试验龄期 , 取 出试块晾干后 , 用磨粉机 沿氯离子一维扩散方 向分层磨粉 , 并采用硝酸银滴定法进 行水溶性 自由氯离子含量的测定。 图 2氯盐侵 蚀试 验 2 试验结果及分析 2 1 粉煤灰混凝土基本抗氯 离子侵蚀性 能分析 ( = 0 ) 用 R C M法测得了B 1 B 4配合 比混凝土在不同养护 龄期的氯离子扩散系数 , 结果如图 3 所示。 由图 3 可见 , 采 用粉煤灰作为掺合料等量取代水泥之后, 混凝土的抗氯离 子侵蚀性受到较大的影响。 当粉煤灰掺量为 3 0 以下时, 混凝土氯离子扩散系数随着粉煤灰掺量的增加有所降低 ; 而 当掺量达到 5 0 时 , 氯离子
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