偏高岭土对混凝土抗氟离子渗透性能的影响及机理研究.pdf
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1、材料研究 偏 高 岭 土对 混凝 土抗 氟 离 子 渗 透 性 能 的 影 响及 机 理 研 究 一 孔赞 , 胡胜雄 , 张可可 , 韩金龙 ( 1 湖北省城市地质工程院, 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ; 2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要: 以偏高岭土作为矿物掺和料, 研究了偏高岭土的掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响, 并对其作用机理进行了 探讨。结果表明: 随着偏高岭土掺量的增加, 混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透能力增强; 偏高岭土中的 c A 与氯离子 形成 F r i e d e l 盐, 通过固化作用有效地阻止了氯
2、离子的渗透。 关键词: 混凝土耐久性; 钢筋腐蚀; 偏高岭土; 抗氯离子渗透性能; F r i e d e l 盐 文章编号 : 1 0 0 7 - - 4 9 7 X( 2 0 1 5 ) 一 2 4 0 0 0 7 0 4 中图分类号: T U 5 0 2 ; T U 5 2 8 文献标志码: A Re s e a r c h o n I nflu e nc e s o f M e t a k a o l i n o n Chl o r i d e Pe ne t r a t i o n Re s i s t a nc e o f Co nc r e t e a nd I t s M e
3、c ha ni s m Ko n g ru n , Hu S h e n g x i o n g I , Z h a n g Ke k e , Ha n J i n l o n g 。 ( 1 Hu b e i I n s t i t u t e o f U r b a n G e o l o g i c a l E n g i n e e ri n g , Wu h a n , H u b e i 4 3 0 0 7 0 , C h i n a ; 2 Wu h a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , S t a t e K e y
4、 L a b o r a t o r y o f S i l i c a t e B u i l d i n g Ma t e r i a l s , Wu h a n , H u b e i 4 3 0 0 7 0 , C h i n a ) Ab s t r a c t :B a s e d o n me t a k a o l i n a s a mi n e r a l a d mi x t u r e ,t h e i n fl u e n c e s o f i t s d o s a g e o n c h l o ri d e p e n e t r a t i o n r e
5、 s i s t a n c e o f c o n c r e t e we r e i n v e s t i g a t e d , a n d i t s me c h a n i s m w a s d i s c u s s e d T h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d c h l o rid e p e n e t r a t i o n r e s i s t a n c e i n c r e
6、 a s e d wi t h t h e i n c r e a s i n g o f t h e d o s a g e o f me t a k a o l i n F r i e d e l s a l t wa s f o r me d b y C s A a n d c h l o ri d e i o n , w h i c h c o u l d e ff e c t i v e l y p r e v e n t t h e p e n e t r a t i o n o f c h l o ri d e i o n s Ke y wo r d s :d u r a b i
7、 l i t y o f c o n c r e t e ; r e i n f o r c e me n t c o r r o s i o n ; me t a k a o l i 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 ; F r i e d e l s a l t 在海洋环境下 以及盐碱地带 的钢筋混凝土建筑 物, 会受到渗漏溶蚀、 冻融剥蚀、 冲磨和空蚀、 碳化和 钢筋锈蚀、 环境介质侵蚀及碱集料反应等各种腐蚀作 用。研究表明【 , 钢筋腐蚀是混凝土结构耐久性降低 甚至破坏的首要原因, 而氯离子则是导
8、致钢筋锈蚀的 主要 因素之一。 收稿 日期: 2 0 1 5 0 9 2 1 作者简 介 : 孔替, 男 , 1 9 8 8年 生 , 硕 士研 究生 , 湖北城 市地质 工 程院技术员, 研究方向为生态建筑材料。联 系地址: 4 3 0 0 3 0湖 北省武汉市石 齐口区长丰大道 1 1 8号武汉华强新型建筑材料有 限公 司。 氯离子在混凝土中以 3种形式存在5 l : 1 ) 与水泥 矿物 c , A直接反应 生成低 氯型氯铝酸钙 3 C a O A l : O 厂 c a c l 1 0 H : 0 ( F r i e d e l 盐 ) , 这 种方式 被称 为 氯离子的化学结合; 2
9、 )被水泥水化产物 c s H凝 胶吸附, 这种方式被称为氯离子的物理吸附; 3 ) 以游 离态存在于混凝土的孔溶液 中,只有 当游离氯离子 浓度超过临界值时, 才会引发钢筋锈蚀。因此, 如何 有效地降低混凝土中自由氯离子的浓度是防止钢筋 锈蚀的关键。本文研究了不同掺量的偏高岭土应用 于混凝 土中对 混凝土抗氯离子渗透能力 的影响 , 并 深入探讨了偏高岭土掺入混凝土后与氯离子的作用 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 材料研究 机理。 1 实验部分 1 1 原材料 本研究所采用的水泥为 P _1 4 2 5 水泥, 水泥和偏 高岭土( M K ) 的化学成分见表
10、1 。图 1 为水泥和偏高 岭土的粒径分布, 从图 1 可以看出, 偏高岭土的粒径 大小明显低于水泥。细集料为河砂, 细度模数为 2 5 。 减水剂为 L N S P型聚羧酸系高效减水剂 ,其减水率 为 2 9 1 。实验用水均为洁净的 自来水。 表 1 水泥和偏高岭土的化学成分 组成 水 泥 偏 高岭土 组 成 水 泥 偏高岭土 C a O 63 5 0 0 4 Ti O2 0 2 6 0 2 8 S i O2 2 0 - 4 5 3 29 K2 O O 6 5 0 4 2 Al 2 O3 431 4 3 1 1 Na 2 0 O 1 2 0 4 4 F e 2 03 3 _ 8 7 O 6
11、 8 0s 0 0 5 2 Mg O 1 - 8 2 0 2 2 L OI 1 -31 0 9 O S O3 3 49 O 1 1 粒径 tz m 图 1 水泥和偏高岭土的粒径分布 1 2 实验方法 1 2 1 混凝土的制备 本研究所采用的混凝土基准配合 比见表 2 。其 中, 水胶 比固定为 0 4 5 , 偏高岭土分别以 3 、 6 、 9 等质量取代水泥, 砂率为 3 8 。 按照拟定配合比分别 制作 1 0 0 m m x 1 0 0 m m x l 0 0 m m的混凝土试件 ,在标 准条件下养护至 2 8 d 龄期,用混凝土切割机将成型 面顶部 1 0 m m切除, 其余各面均采用
12、石蜡密封, 置于 质量分数为 3 5 的氯化钠溶液中浸泡 ( 切割面朝 上) , 保持液面高于切割面约 2 0 m m左右。 将浸泡 9 0 d 的混凝土试样烘干后沿切割面垂直方向用打磨机 表 2 混凝土基准配合比 材料名称 用量 ( k g m ) 胶材 4 0 0 砂 7 1 4 石 1 1 6 5 水 1 8 0 减水剂 2 4 按 2 m m逐层进行粉磨取样。 取一定量的粉磨样品分 别浸泡在去离子水和稀硝酸溶液 ( 按体积 比浓硝酸: 去离子水= 1 5 :8 5 ) 中, l d 后采用全自动电位滴定仪测 定试样中每层的自由氯离子含量和总氯离子含量, 最 终得到混凝土内部的氯离子含量
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