含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀评估方法研究.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 5 期 (总 第 2 7 1 期 ) Nu mb e r 5 i n 2 01 2 ( To t a I NO2 71 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 MATERI AL AND ADM I N1 CLE 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 2 0 5 0 2 1 含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀评估方法研究 刘江 。柯达 2 1刘昌国 ,李北星 ( 1 湖北 省宜 巴高速公路建设指挥部 ,湖北 宜 昌 4 4 3 7 0 0 ;2 武汉理工大学 硅酸盐建筑材料国家重点实
2、验室 ,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ) 摘要: 集料中掺杂过量的硫酸盐尤其是石膏会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀, 通过膨胀率和强度试验, 研究了集料中掺杂石膏的粒径 、 掺合料种类和养护温度对混凝土抗内部硫酸盐侵蚀的影响, 讨论了膨胀率 、 抗折强度和抗压强度这 3 个指标在评估混凝土内部硫酸盐侵 蚀中的意义。 结果表明: 膨胀率能更好地反映混凝土内部硫酸盐侵蚀的大小, 比较适合作为评价指标, 而抗压强度和抗折强度因为存在数 据跳差等问题, 作为评价指标的参考性较差。 关键词: 内部硫酸盐侵蚀;含石膏质岩集料;混凝土;评价指标 中图分类号 : T U5 2 8 0 4 1 文 献标志码 :
3、 A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) o 5 0 0 6 4 0 3 E va l ua t i on me t hod o f i n t er na l s ul pha t e a t t a c k o f c onc r e t e wi t h gy ps e ous r oc k s a s a gg r ega t e LI U J i a n gt , KEDa 2 , LI U Ch a n g- g u o , L1Be i - x i n g ( 1 , He a d q u a r t e r s o f Y i c h a n
4、g B a d o n gHi g h w a yC o n s t r u c t i o no f Hu b e i P r o v i n c e , Yi c h a n g 4 4 3 7 0 0 , C h i n a ; 2 S t a t e Ke y L a b o r a t o r yo f S i l i c a t eMa t e ri a l s f o r A r c h i t e c t u r e , Wu h a nU n i v e r s it y o f T e c h n o l o g y , Wu h a n 4 3 0 0 7 0 , C h
5、 i n a ) Ab s t r a c t : C o n t a mi n a t i o n o f a g g r e g a t e s w i t h e X C e S S s u l p h a t e s a l t s( e s p e c i a l l y g y p s u m) ma y r e s u l t i n i n t e r n a l s u l p h a t e a t t a c k( I S A) o f c o n c r e t e Ef f e c t so f g y p s u m a g g r e g a t ep a r t
6、 i c l e s i z e , mi n e r a l a d d i t i v ek i n d s a n d c u r i n gt e mp e r a t u r eo nI S A o f c o n c r e t ewa s s t u d i e db yt h e e x p e ri m e n t s o f e x p a n s i o n r a t i o a n d s t r e n g t h, a n d t h e s i g n i fic a n c e o f t h e t h r e e e v a lua t i o n i n
7、 d e xe s f o r I S A wa s d i s c u s s e d, s u c h a s e x p a n s i o n rat i o, c o mpr e s s i v e s t r e n g t h a n d fl e x u ral s t r e n g t h Re s u l t s s h o wt h a t e x p a n s i o n r a t i o c a n o b j e c t iv e l y r e fl e c t t h e d e g r e e o f l S A r e a c t i o n and
8、b e mo r e s u i t a b l e for a s e v a l u a t i o n i n d e x , a n d t h e c o mp r e s s i v e a n d fl e x u r a l s t r e n gt h s a s a r e f e r e n c e o f th e e v a l u a t i o n i n d e x e s a r c p o o r b e c a u s e t h e r e e x i s t s d a t a j u mp a n d e r r o r s i n t h e i
9、r t e s t s Ke y wor ds : i n t e rna l s ulp ha t e a t t a c k; g y p s e o u s a g gre g a t e; c o n c r e t e ; e v a l u a t i o n ind e x 0 引 言 硫酸盐侵蚀一直是威胁混凝土耐久lI生的问题之一。 按硫酸 盐来源可分为外部硫酸盐侵蚀和内部硫酸盐侵蚀, 一般所说硫 酸盐侵蚀是指外界环境中的s O j 一 渗入混凝土的孔隙中与某些组 分发生反应而产生的膨胀破环, 很多年以来关于硫酸盐侵蚀的 研究主要集中在这种外部侵蚀 , 对于由配制混凝土原材料引
10、入 的硫酸盐引起的内部侵蚀的研究却比较少。 虽然国家标准规定 集料中的S O 含量不超过 1 , 但由于集料成分分布的不均匀性 , 对于集料中的 S O , 含量控制比较困难 , 很多工程对于 S O 含量 的检测也不是很重视 , 部分地区出现了由于集料引人过量的硫 酸盐造成的混凝土内部硫酸盐侵蚀破坏 1 - 2 。 国外也有相关工程 的病害实例和研究 。 目前在建的湖北省宜巴高速公路在 K1 5 6 K1 6 0施工区域 内广泛存在一种含石膏的白云质灰岩, 当地俗称“ 灰包石” 四 。 为 探明含石膏集料引发的内部硫酸盐侵蚀对混凝土长期物理力 学性能的劣化影响, 本研究基于外部硫酸盐侵蚀加速
11、试验的膨 胀率与强度评价指标 , 研究了含石膏集料制备的混凝土试样在 1 年浸水养护条件下的膨胀率与强度变化规律。 1 试验原材料和方案 1 1 原材料 水泥采用P O 4 2 5 级水泥, C A含量为 8 3 8 ; $ 9 5级矿渣 粉; I 级粉煤灰; 外掺的含石膏集料来 自湖北省宜巴高速公路凉 水井隧道开挖的洞渣, 根据试验需要破碎、 筛分成 4 7 5 9 5 n 吼、 0 3 1 1 8 m l T l 以及 0 - 4 7 5 mn l 3种粒级。 上述材料的化学分见 表 1 。 其他原材料包括 : 河砂 , 细度模数 2 8 ; 石灰岩碎石 , 4 7 5 9 5 mm单粒级
12、 ; MAP E I S X CI 8 聚羧酸盐高效减水剂。 1 2试验 方案 外部硫酸盐侵蚀试验一般采用较高浓度的硫酸盐溶液 表 1 主要原料化学成分 收稿 日期 :2 0 1 1 - l 1 3 0 基金项 目:交通运输部联合科技攻关项 目( 2 0 0 9 3 5 3 3 4 2 5 4 0 ) 6 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 1 0 0 0 0 mg L ) 作为侵蚀介质 , 以保证在模拟外部侵蚀条件的 同时能在较短时间达到加速试验的评估效果嘲 。 所以, 在进行内 部硫酸盐侵蚀试验时, 采取了提高集料中的 S O, 含量作为加速 侵蚀试验的
13、方式 , 本试验统一控制集料中的S O 含量为 8 。 掺 杂的石膏质岩集料有 3种粒径, 4 7 5 9 5 mm粒级替代碎石, 0 4 7 5 mi i 1 粒级和 0 3 1 1 8 mn l 单粒径颗粒替代河砂。 为了探讨 矿物掺合料对混凝土抗内部硫酸盐侵蚀的影响, 还对比了水泥 分别被 2 0 粉煤灰( F A) 、 3 0 矿渣粉( GG B S ) 取代的试样。 表 2 是试验用混凝土配合 比。 由于粗集料采用4 7 5 9 5 1T ff n小石, 混凝土膨胀率和强度试 验均采用 4 0 mmx 4 0 m mx l 6 0 r n n l 尺寸的试件, 这也是为保证膨 胀率和
14、强度试验结果有较好的对照性。 用于膨胀率测量的试件 两端埋有测量钉头, 使用比长仪测量长度。 试件成型后 1 d 脱模, 采用养护温度为2 0水浸方式养护, 对比样养护水温度为3 8 。 表 2 混凝 土配合 比 2 试验结果与分析 2 1 膨 胀 率 很多外部硫酸盐侵蚀的试验方法是以膨胀率为指标的, 如 美国的 A S T M C 1 0 1 2 法 , 将一定强度的试件浸泡于硫酸盐溶液 中, 以一年膨胀值作为评价指标, 可用于各种混合水泥的抗硫 酸盐性能检测。 我国新修订的水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法 7 是 通过在水泥中外掺一定量的二水石膏, 使水泥与外掺二水石膏 混合料中的 S O 含量达
15、到 7 0 , 然后测其胶砂试体在一定水量 中养护一定龄期后试体的膨胀率来评定水泥的抗硫酸盐侵蚀 性能, 这种方法使s O ; 直 接在水泥浆体内部参与水化反应 , 对于 内部硫酸盐侵蚀试验比较有参考意义。 本试验以集料作为侵蚀源, 对于膨胀率的评测可以参照碱一 集料反应的评判标准8 1 , 以0 1 膨胀率作为界限来评定。 1 O 0 9 O_ 8 O 7 萎 0 6 塾o 5 渣 0 4 O 3 O 2 0 1 0 养护 龄期 月 图 1 混凝 土的膨胀率 从图 1 膨胀率随浸水养护龄期的结果来看 , 所有配合 比的 1 年膨胀率都超过了 0 1 , 可以认为集料中掺 8 的S O 下,
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