山东某大型电厂桩基混凝土防腐蚀性试验.pdf
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1、第 3 3卷第 6期 Vo 1 3 3 No 6 水 利 水 电 科 技 进 展 Ad v a n c e s i n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f W a t e r Re s o u r c e s 2 0 1 3年 1 1 月 NO V201 3 D O I : 1 0 3 8 8 0 j i s s n 1 0 0 6 7 6 4 7 2 0 1 3 0 6 0 1 9 山东某大型电厂桩基混凝土防腐蚀性试验 李吉林 ( 山东电力工程咨询院有限公司, 山东 济南2 5 0 1 0 0 ) 摘要 : 为研 究桩基混凝土在腐蚀性地 下
2、水环境 中的耐久性 , 依据 山东某大型电厂 中等 强腐蚀性地 下水地质条件 , 在 c l 一 与 s 0 一 共存的地下水环境与只存在 s o一的水环境 中进行桩基混凝土防腐蚀 性试验。结果表明: 在 c l 一 与s O ; 一 共存的地下水环境中, 混凝土受硫酸盐侵蚀的程度比只存在 s 0 一 的水环境 中轻微 ; 掺加防腐剂并没有明显提高混凝土抗蚀能力 ; 抗硫酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性与 普通硅酸盐水泥接近 , 但抗氯 离子侵入性难以满足耐久性要求 ; 采用普通硅酸盐水泥、 大掺量掺和 料 、 低水胶 比的高性能混凝土能满足桩基耐久性要求。 关键词 : 桩基混凝土; 耐久性 ; 防腐
3、蚀性 ; 地 下水环境 ; 高性能混凝土 中图分类号 : T U 5 2 8 3 3 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 6 7 6 4 7 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 8 7 0 4 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n c o r r o s i o n p r e v e n t i o n o f c o n c r e t e p i l e f o u n d a t i o n o f a l a r g e p o we r p l a n t i n S h a n d o n g L I J i l i n( S h
4、 a n d o n g E l e c t r i c P o w e r E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g I n s t i t u t e C o , L t d , n 0 n 2 5 0 1 0 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t :I n o r d e r t o s t u d y t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e p i l e s i n a c o r r o s i v e g r o u n d wa t e r e n v i r
5、o n me n t c o n c r e t e c o r r o s i o n r e s i s t a n t t e s t o f p i l e f o u n d a t i o n i n t h e e n v i r o n me n t s w i t h C 1 a n d S 0 : 一c o e x i s t a n c e a n d w i t h o n l y S 0 e x i s t a n c e w a s p e r f o r me da c c o r d i n g t o me d i u m h i g h y c o r r
6、o s i v e g r o u n d w a t e r g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f a l a r g e p o w e r p l a n t i n S h a n d o n g T h e r e s u l t s s h o w t h a t i n t h e C 1 一a n d S 0 一 c o e x i s t e n c e g r o u n d wa t e r e n v i r o n me n t ,s u l f a t e a t t a c k c o n c r e t e s
7、i t u a t i o n i S s l i g h t l y l o w e r t h a n i n t h e pr e s e n c e o f S 0 o n l y e nv i r o n men t ,t he c o n v e nt i o na l d o pe d p r e s e r v a t i v e s d o e s n o t s i g ni f i c a n t l y i nc r e a s e c o rro s i on r e s i s t a n c ea n d r e s i s t a n c e t o s u l
8、 f u r c e me n t a n d s u l p h a t e r e s i s t a n c e o f o r d i n a r y P o r t l a n d c e me n t r e ma i n c l o s e, b u t r e s i s t a n c e t o c h l o r i d e i o n i n v a s i v e c a n n o t me e t d u r a b i l i t y r e q u i r e me n t s F i n a l l y t h e o r d i n a ry P o r
9、t l a n d c e me n t a n d a d mi x t u r e w i t h l o w wa t e r c e me n t r a t i o ,h i g h p e rf o r m a n c e c o n c r e t e p i l e c a n b e u s e d t o me e t d u r a b i l i t y r e q u i r e me n t s Ke y wo r d s :c o n c r e t e p i l eu n d a t i o n;d u r a b i l i t y;c o r r o s
10、i o n r e s i s t a n t ;g r o u n d wa t e r e n v i r o n me n t ;h i g h p e rfo rm a n c e c o n c r e t e 1 工程地质环境及桩基 混凝 土 山东某大型电厂位于滨海盐碱地区 , 根据勘测 资料 , 场址浅层和深层地下水 中 s 0 一质量浓度分别 为 2 5 3 02 8 6 5 mg L和 4 5 8 9 5 8 8 4 m g L , 对混凝 土结构具有 中等 强腐 蚀性 ; 浅层地下水 中 c l 一 质 量浓度为 2 3 9 1 62 4 6 3 2 m g L, 对混凝土
11、结构 中的 钢筋具有弱 强腐蚀性 , 对钢结构具有 中等腐蚀性 , 深层地下水 中 C l 一 质量浓度为 2 9 4 4 7 4 3 8 7 1 m g L, 对混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性 , 对钢结构具 有中等腐蚀性。 在滨海盐碱地 区, 由于混凝 土结构物长期处于 盐碱水环境 中, 内部结构受到损伤破坏 , 降低 了建筑 物的使用寿命 。该电厂处于地下水对混凝土具有 中 等 一强腐蚀性 的地质环境 中, 为了确保桩基 的耐久 性能达到设计使用年限要求, 耐腐蚀性能满足规范 要求 , 需进行试验优选混凝土配合 比。 根据规范 , 对于荷重较大的附属辅助和重要建 ( 构) 筑物需采用桩基
12、方案 , 可采用预制桩 ( P H C管 桩) 或钻孔灌注桩方案 。该 电厂选 用预制钢筋 混凝土桩 , 并掺加多种 l- n 剂( 减水剂 、 附腐剂 ) , 这 种常规方案施工难度大 、 工程造价高。 为解决 c 1 一 、 s o 2, 一的腐蚀 问题 , 本试验采用 由普 通硅酸盐水泥( 以下简称普硅水泥) 、 复合粉体 、 粉煤 灰、 矿渣粉等组成的高性能混凝土浇筑钻孔灌注桩, 以满足桩基对耐久性的要求 , 同时降低工程造价。 2 试 验材料和试 验方法 2 1 试 验材 料 水泥选用某厂家 4 2 5级普硅水 泥和抗硫 酸盐 水泥, 水泥的物理性能见表 1 , 强度性能见表 2 。
13、粉 煤灰为某电厂 级灰 , 矿渣粉为某钢铁厂 $ 9 5级粒 作者简介: 李吉林( 1 9 7 7 一) , 男, 安徽安庆人, 高级工程师, 主要从事岩土工程研究。E m a i l : f e c lj l 1 6 3 c o rn 水利 水电科技进展 , 2 0 1 3, 3 3 ( 6 ) T e l : 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E - m a i l : h h u e d u c a h t tp: k k b h h u e d u c a 8 7 化高炉矿渣粉 , 防腐剂 由某公司提供 , 减水剂选用宁 波某公司生产的萘系高效减水剂 , 砂是河砂 , 石子为
14、 人工 碎石 。 侵蚀性溶液共两种 : 厂址地下水 ; M g S O 溶 液 , 以化 学纯 Mg S O 为试 剂 , s O 一的质 量浓 度 为 621 7 0mg L。 表 1 水泥物理性能测试结果 种 t lh q f 1 M g O ) 普硅水 泥 5 0 抗硫酸盐水泥 5 9 2 7 1 3 7 2 4 9 5 4 8 5 2 2 试验方法 为 了模 拟实 际情况 , 在 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普 通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 中的 抗硫酸盐侵蚀试验法 的基础上作 出以下调整 : 混 凝土试件 的成型尽量模拟灌 注桩 的实际情况 , 成型
15、1 d后脱模 , 试件脱模后立即放人以上 2种侵蚀性溶 液或 自来水中 自然浸泡。试件 自然浸泡 6 0 d后 , 一 小部分试件继续 自然浸泡, 其余大部分试件放入 加速侵蚀试验箱中, 进行加速侵蚀试验 , 2 4 h完成一 次浸烘循环。侵蚀性溶液分别采用厂址地下水和 Mg S O 溶液。未采用 N a : s 0 配制单独含 s 0 一溶液 的原因是 N a S 0 对混凝土的侵蚀性不如 M g S O 强; 虽然两种硫酸盐对混凝土的侵蚀方式有所不 同, 且厂 址地下水 中的 N a 浓度显著高于 M g 2 浓度 , 但采用 Mg S O 溶液进行侵蚀试验, 得到的试验结果用于实际 工程
16、将更为安全 。进行加速侵蚀试验时, 根据前 期的预试验成果 , 将烘干温度从 8 0 调整为 3 0 ( 2 。 试验测试指标包括质量损失率 、 膨胀率、 抗压强 度 、 耐蚀系数 、 相对动弹性模量。 3 试验 结果 与分析 3 1 C L 一 、 s 0 一 共存环境中混凝土的腐蚀性 如表 3所示 , 选用不 同灌注桩配合 比成型混凝 土试件, 研究 C I 一 、 s 4 一 共存及 s 0 ; 一 单独存在的水 环境对混凝土的腐蚀作用。在不同侵蚀介质中浸烘 循环 1 5 0次后的耐久性测试结果见表 4 。 表 4 不 同品种混凝 - I- 的耐久性测试结果 境 失 注 : 质量损失率
17、为负值表不质量增加。 由表4可知: 单纯s o l 一 环境中, 常用 C 3 5混 凝土经 1 5 0次循 环后 , 质量损失率 为 2 6 2 , 加 防 腐剂后为 2 7 1 ; 高性能混凝土经 1 5 0次循 环后 , 质量损失率为 1 4 2 , 加防腐剂后为 1 6 3 。在 c l 一 与 s o l 一 共存的地下水环境中, 常用 C 3 5混凝土 ( 掺防腐剂) 和高性能混凝土( 掺防腐剂) 经 1 5 0次 循环后 , 质量损失率介于一 0 0 4 0 7 1 之间。 表 4还表明, 同样 配合 比的混凝土 ( 不掺 防腐 剂 ) 在 c l 一 与 s 0 一 共存 的地
18、下水环境中和单 纯 s o :4 一 环境 中, 经过 1 5 0次浸烘循环后前者 比后者的质量 损失率低 7 4 1 0 0 , 抗压强度高 1 2 4 4 , 耐 蚀系数高1 2 4 4 , 这说明在 c l 一 与s o l 一 共存的 地下水环境中混凝土受硫酸盐侵蚀的程度比在同浓 度的硫酸盐溶液中轻。 掺防腐剂的混凝土在 自来水中经过长期浸泡后 抗压强度下降明显 , 不掺 防腐剂的混凝土在 自来水 中经长期浸泡后抗压强度增加 , 导致掺 防腐剂的混 凝土耐蚀系数比不掺防腐剂的混凝土高, 但掺 防腐 剂后混凝土的抗压强度显著下降, 即掺防腐剂对质量 损失率、 膨胀率、 相对动弹性模量都没
19、有 明显影响。 综合考虑, 掺防腐剂并没有 明显提高防腐蚀能力 。 本工程现场地下水 中 c r和 s O 质量浓度 的比值为 41 0 , 可通过掺加粉煤灰 、 矿渣粉等手段提高混凝土 抗硫酸盐侵蚀的能力, 无需使用价格昂贵的防腐剂。 表3 试验所用不同品种混凝土的配合比 8 8 水利 水电科技进展 , 2 0 1 3 , 3 3 ( 6 ) T e l : 0 2 5 8 3 7 8 6 3 3 5 E m a i l :血h h u e d u C l t h t t p : k k b h h u e d u c n 3 2 常规钻孔灌注桩混凝土的耐久性 按常用 C 3 5混凝土配合比
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