寿光电厂钻孔灌注桩混凝土防盐卤水腐蚀试验研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 1期 (总 第 2 5 5 期 ) Nu mb e r 1 i n 2 01 1 ( To t a l No 2 5 5) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL T ECHNOL OGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 1 0 3 6 寿光电厂钻孔灌注桩混凝土防盐卤水腐蚀试验研究 姜柏卿 ,曾宪江 ,丁建彤 。 ,白银 ( 1 神华国华寿光发电厂筹建处 ,山东 寿光 2 6 2 7 0 0;2 南京水利科学研究 院 材料结构研究所 ,江苏 南京 2 1 0 0
2、 2 4 ) 摘要: 寿光电厂处于地下水对混凝土具有 中等一 强腐蚀等级的地质 条件 , 为 了确保该 工程设计桩基的耐久性 , 需要优选混凝土配合 比。 试验表明, 在 c 1 一 与S O l - 共存的现场地下水环境下, 混凝土受硫酸盐侵蚀的程度比在只有s O 存在的环境中轻微; 所试验的防腐剂对典型的 C 3 5钻孔灌 注桩混凝 土和 C 4 0高性能混凝土的抗 硫酸盐侵蚀性能没有 明显改善 ; 使用抗硫水泥替代普硅水泥并 没有 明显地提高混凝 土抗 硫酸盐侵蚀能力 ; 与典 型的 C 3 5钻孔灌注桩混凝土相 比, C 4 0高性能混凝土具有更好 的抗硫酸盐侵蚀性能。 关键词: 钻孔
3、灌注桩; 高性能混凝土; 硫酸盐侵蚀;防腐剂;抗硫酸盐水泥 中图分类号 : T U5 2 8 O 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 l 1 ) 0 1 0 1 2 4 0 4 Exp er i me nt al r e s e ar c h on su l f a t e r e s i s t an c e o f c as t - i n-pl a c e pi l e c onc r e t e o f Sh ougu ang Po wer pl a n t J I AN GB o q i n g , Z E NGXi a n -fia n
4、 g , D 1 NGJ i a n t o n g 。 , B AI Y i n ( 1 Ad mi n i s t r a t i v e Offic e o f S h o u g u a n g P o we r P l a n t , S h e n h u a Gu o h u a C o , L t d , S h o u g u a n g 2 6 2 7 0 0 , C h i n a 2 Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s De p a r t me n t , Na n j i n g Hy d r a u l i c R
5、 e s e a r c h I n s t i t u t e , Na n j i n g 2 1 0 0 2 4, Ch i n a ) Abs t r ac t :T he u n d e r g r o u nd wa t e r i n t h e c o n s t r u c t i o n s i t e o f S h o ug u a n g P o we r p l a nt i s c l a s s i fie d a s me d i u m t o h i g h a g g r e s s i v e l e v e l f o r c o n c r e t
6、 e T h e mi x p r o p o rti o n o f t h e c a s t - i n p l a c e p i l e c o n c r e t e s h o ul d b e o p t i mi z e d t o e n s u r e i t s d u r a b i l i t y i n s u c h g e o t e c h ni c a l c o n d i t i o n Ac c o r d i n g t o e x p e r i me n t a l r e s u l t s t he a g gre s s i v e e
7、f f e c t o f i n s i tu u n d e r g r o u n d wa t e r wi t h b ot h C1 a n d S Oi o n c o n c r e t e wa s l e s s t h a n t h a t o f p u r e SOs o l u t i o n; T h e a g gre s s i o n r e s i s t a n t a d mi x t u r e s e l e c t e d for t h e t e s t d i d n o t s h o w o b v i o u s i mp r o
8、ve me n t o n t h e s u l f a t e r e s i s t a n c e o f ty pi c a l C3 5 a n d h i【 g h pe r f o r ma n c e C4 0 c o n c r e t e s ; Re pl a c e me n t o f o r d i n a r y P o rtl a n d c e me n t wi t h s u l f a t e r e s i s t a n t c e me n t did n o t i mp r o v e n o t i c e a b l y t h e r
9、e s i s t a n c e n e i t h e r ; C4 0 h i g h p e r f o rm a n c e c o n c r e t e wi t h 5 0 o f fly a s h a n d g r o u n d gra n u l a t e d b l a s t f urna c e s l a g e x h i b i t e d a b e t t e r r e s i s t a n c e t h a n t y p i c a l C3 5 c o n c r e t e Ke y wor d s: c a s t i n - pl
10、a c e p i l e ; h i g h pe r f o r ma n c e c o n c r e t e; s ul f a t e r e s i s t a n c e ; a g g r e s s i o n r e s i s t a n t a dmi x tur e ; s u l f a t e - r e s i s t a n t c e me n t 0 引言 1 研 究现状 拟建神华国华寿光电厂厂址靠近小清河人海口, 为地下卤水 富集区。 由于场地地下水水质受小清河侧渗、 涨潮时小清河回灌、 盐场开采卤水及晒盐水入渗、 大气降水等诸多因素影响, 不同时 间
11、、 地点所取水样的腐蚀 陛分析成果差异也较大。 勘测取样综合分 析表明, 浅层地下水 中S 0 ; 一 含量 2 5 3 0 2 8 6 5 mg m, 对混凝土结构 具有中等一 强腐蚀性 ; 深层地下水中s 0; 一 含量4 5 8 9 5 8 8 4 mg L , 对混凝土结构具有中等一 强腐蚀 I生; 浅层地下水中 C l 啥 量 2 3 9 1 6 - 2 4 6 3 2 mg L, 对混凝土结构中的钢筋具有弱一 强腐蚀性 , 对钢结 构具有中等腐蚀性; 深层地下水中 e l- 含量 2 9 4 4 7 4 3 8 7 1 m g m, 对混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性, 对钢结构具有
12、中等腐蚀陛。 根据 GB 5 0 0 4 6 -2 0 0 8 3 2 业建筑防腐设计规范 的规定, 结合该工程的地下水环境条件, 需要选用预制 钢筋混凝土桩 , 采 用抗硫酸盐水泥, 并需要掺加多种外加防腐蚀材料。 这样做不但 从技术的角度值得商榷, 而且施工难度加大、 工程造价将增加。 针对上述问题, 本研究考察了现场地下水环境与单纯硫酸 盐环境对钻孔灌注桩侵蚀性的区别, 对 比了典型钻孔灌注桩混 凝土、 高性能混凝土的抗腐蚀性能 , 以及使用防腐剂或抗硫水 泥对抗硫酸盐侵蚀效果 的影 响。 收稿 E t 期 :2 0 1 0 - 0 8 1 6 1 2 4 在盐碱地区, 建筑物与混凝土结
13、构物长期遭受土壤中盐碱 水的浸渍, 内部结构会受到严重的损伤破坏, 导致使用寿命明 显低于非盐碱地区。 我国的天津、 山东、 河北 、 青海等省市, 建造 于盐碱地区的大量钢筋混凝土公路桥、 混凝士结构及建筑物等, 有的已严重损伤、 破坏, 甚至失效; 有的仅 2 0 3 0年就严重危及 其使用安全, 虽几经维修、 补强、 加固, 仍保证不了安全运行。例 如, 位于天津滨海盐渍地区的天津大港发电厂的主厂房为箱形 钢筋混凝土基础 , 1 9 7 4年开始施工 , 1 9 7 8年正式投入使用 , 1 9 8 6年( 历时仅仅 8 年) 就发现强腐蚀破坏, 被迫重建 1 。 天津市 塘沽经济开发区
14、在盐渍地埋设的( 6 0 0 x 2 7 0 0 ram) 地下排水用 钢筋混凝土管道正式使用仅半年就发现强腐蚀破坏。 在非干湿循环条件下, 硫酸盐侵入混凝土中发生石膏腐蚀 或钙矾石腐蚀, 会导致混凝土结构膨胀破坏。 然而在 C l _ 盐存的 情况下, 因为 C l 一 扩散系数约是s 0 的 2 倍 , C l _ 将首先与混凝土 中的铝相结合生成水化氯铝酸盐, 从而降低s O 与铝相结合生成 钙矾石的几率。钙矾石在氯盐溶液中的溶解度是水中溶解度的 3倍, 这也降低了钙矾石晶体的形成, 从而缓解了混凝土的损伤 程度。 因此, c l 一 的存在能够大幅度减弱硫酸盐的侵蚀作用2 , 减 弱的
15、程度受到 c 1 与S 榷度相对比例的影响【引 。 在该工程地下水 中的 c 1 一 与s 诫 度下, 硫酸盐侵蚀程度是否会由于c l 的存在而 减轻 , 需要进行试验研究 。 该工程厂址地下水 中的 C 1 - 、 S O 含量与海水中的典型含量类 似。 根据 J T J 2 7 5 -2 0 0 0 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范 , 海工混凝土宜采用硅酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐 水泥、 火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥, 并要求普通硅 酸盐水泥和硅酸盐水泥的熟料中C A 含量宜控制在 6 1 2 范 围内。 该条的条文说明中提到, 该规范未推荐抗硫酸盐硅酸盐水 泥的主
16、要依据为: “ 国内外长期研究与海港工程混凝土结构的 大量调查表明: 即使硅酸盐水泥熟料的铝酸三钙计算含量高达 9 1 7 , 水灰比不大于 0 5低渗透性混凝上也不会产生硫酸盐 型化学腐蚀破坏 , 不影响海港工程混凝上结构的耐久性 。” 对于 该工程厂址地下水中的离子浓度情况, 是否应采用抗硫水泥也 需要进行试验研究。 2 试验材料和试验 方法 水泥为东营山水牌 P O 4 2 5 级水泥以及淄博齐银水泥厂 的 P MS R 4 2 5级抗硫水泥。 水泥的物理性 能见表 1 , 强度性能 见表 2 。 表 1 水泥物理性能测试结 果 表 2 水泥的强度测试结果 3 d 抗折强度 3 d 抗压
17、强度 2 8 d抗折强度 2 8 d抗压强度 a 【 P a a IPa 粉煤灰是潍坊电厂 级灰; 矿粉是潍坊钢铁厂 $ 9 5级磨细 矿渣粉; 防腐蚀外加剂为天津某单位提供; 高效减水剂采用宁波 某公司生产的萘系高效减水剂。 砂是潍坊的潍河河砂, 细度模数为 2 8 , 含泥量 2 0 ; 石子是 青州的 5 3 0 H n连续级配石灰石碎石与 1 0 2 0 mm的单粒级石 灰石碎石, 两者按照 8 : 2的比例搭配使用。 侵蚀性溶液采用两种: 厂址地下水, 经检测, 其中c I _ 浓度 为 3 9 1 2 3 mg m、 s 0 ; 榷 度为 6 2 1 7 mg L 。 纯Mg S
18、O 溶液, 采用 化学纯 Mg S O 试剂 ,配制和厂址地下水中s O 浓度相同的纯 Mg S O 溶液 , l l s o l - 浓 度为 6 2 1 7 0mg m, 相应 的 Mg S O 浓度 为 0 8 。 本研究所用的混凝土配合比见表 3 。 其中前四种配合比采用 P O4 2 5级水泥, 抗硫 C 3 5 配合比采用抗硫水泥。 掺加 2 0 粉煤 灰, 配制了典型的C 3 5 钻孔灌注桩混凝土; 采用低水胶t t ( o 3 5 ) , 掺加大掺量矿物掺合料( 2 0 粉煤灰 + 3 O 矿粉 ) , 配制了 C 4 0 高性能混凝土; 对于典型的C 3 5 钻孔灌注桩混凝土
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