新疆高寒强腐蚀环境下混凝土材料的选择.pdf
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1、第3 6卷第 2期 2 0 1 0 年2 月 水 力 发 电 新 疆 高 寒 强 腐 蚀 环 境 下 混 凝 土 材 料 的 选 择 薛海 生 ( 中国葛洲坝 集 团第一 工程 有 限公 司 ,湖 北宜 昌 4 4 3 0 0 2 ) 摘要:新疆地区属于严寒气候,室外冻融变化频繁,干旱 、盐碱土地面积大 ,土壤和地下水中含有很高的硫酸 盐 该地 区砂石料场的砂石骨料具有较 高碱活性。不论是抗冻性 、抗侵蚀性 ,还是抑制混凝土一 碱骨料反应和抗裂性 , 在混凝土结构设计和施 过程 中都必须高度重视该地 区环境下混凝土耐久性的要求 。高性能混凝土 的组成材料与普 通混凝土慕本相同,但高性能混凝土对
2、水泥 、超细掺和料 、高效减水剂和砂石骨料的要求有所不 同或更加严格。 关键词:混凝土 ;高寒地 区;强腐蚀 ;选择 ;新疆 T h e S e l e c t i o n o f Co n c r e t e Ma t e r i a l s i n a C o l d a n d S t r o n g Co r r o s i v e A r e a o f X i n j i a n g Xue Ha i s he n g ( C h i n a G e z h o u b a G r o u p N o 1 E n g i n e e r i n g C o , L t d , Y
3、i c h a n g Hu b e i 4 4 3 0 0 2 ) A b s t r a c t : B e c a u s e t h e s a i l d a n d g I a v e l a g g r e g a t e i n X i n j i a n g r e g i o n h a s h i g h a l k a l i r e a c t i v i t y a s t h e l a r g e s a l i n e a l k a l i l a n d a r e a a n d t h e we a t h e r i n t hi s r e g i
4、 o n i s c o l d,t he fi - o s t r e s i s t a n c e ,c o r r os i o n r e s i s t a n c e ,c o n c r e t e a l k a l i a g g r e g a t e r e a c t i o n a nd ( r a c k r e s i s t a n c e n l us t b e pa i d g r e a t a t t e nt i on t o i n t h e d e s i g n a n d c o n s t ruc t i o n o f c o nc
5、r e t e s t r u ct u r e The c o mpo s i t i o n o f h i g h-p e r f o ml a n c e co nc r e t e a n d o r di na r y c o nc r e t e i s b a s i c a l l y t h e s a me ,l int t h e h i g hp e r f m ma n c e e o n e r e t e h a s mo r e s t r i c t d e ma n ds o n t h e c e me n t ,uh r a -fin e a dmi
6、x t u r e,s u pe r wa t er r e du c i n g a g e n t a nd g r a v e l ag g r e ga t e Ke y Wo r d s : c o n c r e t e ; c o l d r e g i o n ; s t r o n g c o r r o s i o n ; s e l e c t i o n ; X i n j i a n g r e g i o n 中图分类号: T V 4 2 ( 2 4 5 ) 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 7
7、 3 0 3 1 新疆地 区混凝土施工特点 新 疆 地 区 属 于 严 寒 气 候 每 年 冬 季 长 达 5 6个 月( 每 年 1 1月 至 次 年 4月 ) 这 个 阶 段 室 外 冻 融 变 化 频 繁 巾 图 水 利 水 电 科 学 研 究 院 李 金 玉 等 人 根 据 l其 进 行 的 混 凝 土 抗 冻 耐 久性 初 步 的 定 量 化 设 计 研 究 以 及 按 照 混 凝 土 的 安 全 运 行 寿 命 来 设 计 混 凝 土 的 抗 冻 等级 所 给 的 西北 地 区混 凝 土抗 冻 安 全性 定 量 化 设 计 的 初 步 建 议 为 :大 坝 等 重 要 建 筑 物(
8、 安 全 运 行 年 限 为 8 0 1 O 0 a ) ,混凝 土 抗 冻 安 全 性 没 汁 等 级 为 F 8 0 0 F I O 0 0:港 口T 程 、 T民建 、大 型水 闸等 建筑 ( 安 全 运 行 年 限 5 0 a ) 混 凝 土 抗 冻 安 全 性 设 计 等 级 为 F 5 0 0: 道 路 、桥 梁 等 建 筑( 安 全 运 行 年 限 3 0 a ) 混 凝 土 抗 冻 安 全 性 设 计 等 级 为 F 3 0 0 因 此 新 疆 地 区 室 外 工 程 混 凝 土 结 构 的 耐 久 性 问 题 首 要 考 虑 的 是 混 凝 土 抵 抗 冻 融 环 境 作 用
9、 的 抗 冻 性 新 疆 地 处 干 旱 地 区 盐 碱 地 面 积 大 约 占新 疆 总 土 地 面 积 的 2 6 这 些 地 区 土 壤 和 地 下 水 中 含 有 很 高 的 硫 酸 盐 ,往 往 还 伴 随 有 镁 盐 其 S O 一 浓 度 常 常 在 1 0 0 0 0 mg L ( 或 1 0 0 0 0 mg k g ) 以 上 有 的 甚 至 高 达 3 0 0 0 0 mg L ( 3 0 0 0 0 mg k g ) 。 L大 1 此 ,新 疆 的 水 利 水 电 T 程 、路 桥 T 程 、地 下 T 程 和 基 础 1 = 程 的 混凝 土抗侵 蚀性是 一项不 容忽
10、视 的重要 内容 另 外 、 根 据 新 疆 农 业 大 学 水 利 与 土 木 丁 程 学 院 、 K汀 水 利 科 学 院 和 新 疆 大 学 建 丁 学 院 采 用 岩 相 法 、 快 速 检 验 法 对 多 项 工 程 及 区 域 性 砂 石 料 场 的 砂 石 骨 料 碱 活 性 的 检 测 。 属 于 天 山 系 水 域 形 成 的 砂 石 骨 料 的 料 场 中 含 有 5 0 以 上 凝 灰 岩 这 种 岩 性 骨 料 是 具 有 发 生 碱 一 硅 酸 反 应 的 潜 在 碱 活 性 骨 料 :采 用 快 速 法 检 测 ,具 有 较 高 碱 活 性 这 意 味 着 新 疆
11、地 区 不 可 避 收稿 日期 :2 0 1 0 0 1 0 6 作者简 介:薛海生( 1 9 7 2 ) ,男,湖北枣阳人 注册质量 程师 从事水利水 电 r程技术管理T作 U1 U q FZ 月 免 地 存 在 发 生 混 凝 土 一 碱 骨 料 反 应 的 危 害 影 响 混 凝 土 结 构 耐 久 性 最 为 普 遍 的 问 题 是 混 凝 土 的裂缝 和钢筋 锈蚀 。裂缝是 混凝 土 的一 种 常见 病 在 环境 作 用 下( f湿 变 化 、温 度 变 化 、冻 融 变 化 、 水渗 透 、侵蚀介 质侵 入等 ) 裂缝会 加剧 混凝 土性 能 劣 化 和 钢 筋锈 蚀 造 成 结
12、构 强 度 和 承 载 能 力 降 低 加 速结 构 功能 破 坏 ,严 重 降低 或 缩 短建 筑 物 的使 用 寿 命 。 综 上 所 述 ,不 论 是 抗 冻 性 、抗 侵 蚀 性 还 是 抑 制 混 凝 土 一 碱 骨 料 反 应 和 抗 裂 性 在 混 凝 土 结 构 设 计 和 施 工 过 程 中 必 须 高 度 重 视 西 北 地 区 环 境 下 混 凝 土 耐 久 性 的 要 求 2 高性能混凝土组成和结构 根据 吴 中伟 院士 的建 议 和 亲 身 的实 践体 会 高 性 能 混 凝 土 定 义 为 :一 种 新 型 高 技 术 混 凝 土 ,是 在 大 幅 度 提 高 普
13、通 混 凝 土 性 能 的 基 础 上 采 用 低 水 胶 比 、掺 加 高效 减水 剂 和大 掺量 超 细 矿物 质 掺合 料 等 现 代 混 凝 土 技 术 制 作 的 濉 疑土 是 以 耐 久 性 作 为 设 计 的 主 要 技 术 指 标 ,并 典 仃优 良的 工 作 性 、密 实 性 、 耐 久 性 、 强 度 、适 用 性 和 经 济 性 的 绿 色 混 凝 土 高 性 能 混 凝 土( 与 普 通 混 凝 土 的 不 同 点 ) ,采 用 低 水 胶 比 一 般 不 超 过 0 4: 必 须 掺 加 高 效 减 水 剂 ( 其 作 用 一 是 塑 化 作 用 使 混 凝 土 拌
14、和 物 具 有 大 流 动 性 二是 减水作 用 达到 低水 胶 比 ) 必 须掺 加 大量 超 细掺 合料 以 改善 混 凝 土 的性 能 其 结 构特 点 是 高 密实 度 ,高 性 能 混凝 土 的 密实 度 取决 于 : 采 用 的低 水 胶 比 的大小 : 高效 减 水 剂 的减 水 率 ; 超 细掺 合料 的填充 效应 ; 超细 掺合 料 的水 化效 应 。 3 高性能混凝土原材料选择 高 性 能 混 凝 土 的 组 成 材 料 与 普 通 混 凝 土 基 本 相 同 但 它 对水 泥 、超细 掺 合料 、高 效减 水 剂 和砂 石 骨 料 的 要 求 有 所 不 同 或 更 严
15、格 3 1 水泥 由于 高 性 能 混 凝 土 要 掺 加 大 量 的超 细掺 合 料 , 所 以高性 能 混凝 土宜 选 用硅 酸 盐 水 泥 和普 通 水 泥 。 选 用 硅 酸 盐 水 泥 可 以 比普 通 水 泥 掺 人 更 多 的 超 细 掺 合 料 因 为 普 通 水 泥 中 已经 内掺 6 1 5 的 混 合 材 , 有 些 水 泥 厂 在 6 1 5 中 还 会 掺 加 不 超 过 1 0 的 非 活 性 混 合 材 从 改 善 高 性 能 混 凝 土 的 性 能 上 来 看 , 外 掺 的 超 细 掺 合 料 的 细 度 和 品 质 比普 通 水 泥 中 内 掺 的混 合材
16、更 符合 高 性 能 混凝 土 的 配置 需 要 。掺 混合 材 的硅 酸 盐 水 泥如 矿 渣水 泥 、粉煤 灰 水 泥 、火 山灰 水 泥 和复 合 水 泥等 由于这 些 水 泥 中 已经 内掺 大量 混 合 材 且 混 合 材 颗 粒 比 水 泥 熟 料 颗 粒 要 粗 , 这 些 内掺混 合 材 的活 性 不仅 低 于 外 掺超 细 掺合 料 而且 没 有 超 细 掺 合 料 的 颗 粒 填 充 效 应 同 时 影 响 超 细 掺 合料 掺 入 混 凝土 内的 掺加 量 因此 高性 能 混凝 土 不提 倡使 用这 些掺 混合 料 的水 泥 选 择 水 泥 强 度 时 ,应 遵 循 下
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