水工混凝土抗硫酸盐侵蚀性能改善研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 5 期 (总 第 2 9 5 期 ) Nu mb e r 5 in 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 理论研究 THE0RETI CAL RES EARCH 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 4 0 5 O 1 1 水工混凝土抗硫酸盐侵蚀性能改善研究 冯小忠 ,刘胜松 ,唐修生 2 ,3 。黄国泓 2 , 3 W祝烨然 2 ,3 ( 1 江苏省水利工程建设局,江苏 南京 2 1 0 0 2 9 ;2 南京水利科学研究院 瑞迪高新技术
2、有限公司 ,江苏 南京 2 1 0 0 2 4 3 江苏省瑞迪水工新材料工程技术研究 中心,江苏 南京 2 1 0 0 2 4 ) 摘要 : 通过测定砂浆试件 的抗蚀系数 、 膨胀率 、 混凝土试件 的质量变化来探讨大掺量磨细矿渣 、 膨胀剂对水工混凝土抵抗硫 酸盐侵蚀能力的影响 , 并利用压汞( MI P ) 测孑 L 技术对大掺量磨细矿渣 、 膨胀剂改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的内在原因进行 了初 步分析 。 结果表明 : 大掺量磨细矿渣 、 膨胀剂的加入 , 能够显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力 , 细化 了硬化浆体的孑 L 结构 , 使硬 化水泥浆体中的中、 大孑 L 所占份额减少 ,
3、小孑 L 所占份额增加 ; 磨细矿渣 、 膨胀剂等量取代水泥后显著提高了抗蚀系数 、 降低 了砂浆 的膨胀率 、 缓解 了侵蚀后期混凝土质量的急剧损失状况 。 关键词: 水工混凝土;硫酸盐侵蚀 ;磨细矿渣 ;膨胀剂 ;压汞法 中图分类号: T U 5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 5 0 0 4 1 0 3 I m p r o v e m e n t s o f s u l f a t e a t t a c k r e s i s t a n t p r o p e r t y o f h y d r a u l
4、 i c c o n c r e t e FENG Xi a o z ho n g , LI USh e n g s o n g , TANGXi u s he n g2 3 , HUANG Gu o ho n g2 3 , ZHU Ye r a n ( 1 J i a n g s u P r o v i n c i a l C o n s t r u c t i o nB u r e a u o f Wa t e r C o n s e r v a n c y P r o j e c t , N a n j i n g 2 1 0 0 2 9 , C h i n a ; 2 R & DH i
5、 g hT e c h n o l o g y C o , L t d , N a n j i n gH y d r a u l i c R 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 , C h i n a ; 3 R e s e a r c h C e n t e r o n N e w Ma t e r i a l s i n H y dra u l i c S t r u c t u r e s o f J i a n g s u R &D, N a n j i n g 2 1 0 0 2 4 , C h i n
6、 a ) Abs t r ac t : Af f e c t s o f h i g h v o l u me o f g r o u n d s l a g a n d e x p a n s i o n a g e n t o n t he s u l f a t e a t t a c k r e s i s t a n t p r o pe r t y o f h y dra u l i c c o nc r e t e we r e d i s c u s s e d by t h e e x a mi n a t i o ns of t h e c o r r o s i o n
7、r e s i s t a n c e c o e ffi c i e nt , e xp a ns i o n r a t i o a nd the ma s s c h a ng e o f c o n c r e t e s p e c i me ns I n t r i n s i c c a u s e s o f t h e i mp r ov e me n t s o f s u l f a t e a t t a c k r e s i s t a n t p r o p e r t y o f h y dra u l i c c o n c r e t e we r e an
8、 a l y z e d b y me r c u r y i n t r u s i o n p r o r o s i me n t r y ( MI P) I t i s s h o wn t h a t the s u l f a t e a t t a c k r e s i s t ant p r o p e r ty o f c o n c r e t e i mp r o v e d o b v i o u s l y , the p o r e s t r u c t u r e s o f h a r d e n p a s t e r e fi n e d, mi dd
9、l e a n d l a r g e po r e p e r c e n t r e d u c e d, s ma l l p o r e pe r c e nt i n c r e a s e d, the c o r r os i o n r e s i s t a n c e c o e ffi c i e n t i mp r o v e d, the e x p a n s i on r a t i o o f mo r t a r d e c r e a s e d, and t h e s h a r p d e c r e a s e s t a tus of c o n
10、 c r e t e ma s s i n the c o u r s e o f the l a t e r c o r r o s i o n a g e r e l i e v e d wi th hi g h v ol u me of gro un d s l a g an d e x pa n s i o n a g e n t K e ywor ds : h y dra u l i c c o n c r e ; s u l f a t e a tt a c k ; gro u n d s l a g ; e x p ans i o na g e n t ; me r c u ry
11、 i n t rus i o np o r o s i me t r y( MI P) 0 引 言 硫酸盐侵蚀能够造成混凝土结构疏松 、 开裂破坏 , 甚至 失去强度 , 最终影响建筑物 的安全使用和 寿命 , 是影 响水 工混凝土耐久性的一项重要因素。 以往的水工混凝 土病害 调查结果表 明, 我国一些大 中型水 电工程 已不 同程度地存 在硫酸盐侵蚀 问题 】 _ 2 , 如 : 盐锅峡 电站 、 刘家峡 电站 、 青海 朝阳水电站 、 甘肃靖会 电力提灌工程 、 引大入秦灌溉工程 、 克孜尔水库等工程。 从 2 0世纪 7 0 年代开始我国的一些科 研单位就开始 了混凝土硫酸盐侵蚀问题的
12、研究 , 已取得 了 许 多有益的科研成果。 高性能混凝 土技术的发展 , 为水电工程采用更优耐久 性 的水工混凝土提供 了技术支撑 , 同时也为混凝土抗硫酸 盐侵蚀能力的提高开拓了新 的途径。 掺加粉煤灰 、 硅粉 、 矿 渣等混合材 , 可以显著地提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀的能 收稿 日期 :2 0 1 3 1 1 - 2 3 力 , 这一结论 已经被大量的事实和科学研 究所证实 。 本 研究主要针对磨细矿渣 、 膨胀剂对提高水工混凝土 的抗硫 酸盐侵蚀能力效果和内在机理展开讨论 , 可为相关工程实 践提供技术参考。 1 原材料 1 1 水 泥 采用 山东沂州水泥集 团生产 的 P 0 4
13、2 5级水泥 。 其化 学组成见表 1 。 表 1 水泥的化学组成 1 2穗细矽渣 采用 日照钢铁有限公 司“ 京华” 牌 $ 9 5 级磨细矿渣粉 , 其化学组成见表 2 , 品质检测结果见表 3 。 41 表 2 磨细矿渣化学成分 由表 2 可知 , 碱度系数 Mo = ( C a O + Mg O) ( S i O 2 + A 1 2 0 3 ) = 1 0 4 1 0 , 为碱性矿渣 ; 活性 系数 Ma = A 1 2 0 3 S i O 2 = 0 4 7 ; 表 3 试 验结果表 明 , 磨细矿 渣的主要技术 指标能够 满足 国标 G B T 1 8 0 4 6 -2 0 0 8
14、 用于水泥和混凝土 中的粒化高炉矿渣 粉 中 $ 9 5 级指标 , 因此 , 能够作为挡潮闸高耐久性混凝 土 掺合料用 。 1 3活- I t ; 剂 1 O l 在大掺量矿渣 胶凝材料体 系中替代 4 6 的水泥 , 可使混凝土在具备和易性好 、 可泵送等施工性能的同时 , 提 高硬化混凝土的体积稳定性 。 1 4 膨胀 剂 南京瑞迪高新技术公司生产 的 H K P系列膨胀剂 , 其相 关陛能指标满足规范 J C 4 7 6 - - - 2 0 0 1 ( 凝土膨胀剂 要求。 2 试验 方法与结果分析 2 1 胶 凝材料 方案 试验设计 的三种胶凝材料方案见表 4 。 表 4 胶凝材料方案
15、 方案 A B C 胶凝材料组成 水泥 1 0 0 水泥 4 O +磨细矿渣 6 0 ( 包含活化剂 5 )水泥 3 5 + 磨细矿渣 6 0 ( 包含活化剂 5 ) +膨胀剂 H K - P ( 5 ) 2 2抗 蚀 系数 参照 G B T 7 4 9 - - 2 0 0 8 4 水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法 进 行试验 。 采用胶砂 比 1 : 2 , 水胶 比 0 5 0 。 试件 尺寸为 1 0 m mx 1 0 mm 6 0 m m, 压力成型 , 每个胶凝材料方案成型 1 8 个试 件 , 标准养护 2 4 h后脱模 , 再在 5 0。 C 水中养护 7 d 。 取出试 件 , 同一配
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