矿物掺合料对混凝土抗杂散电流性能的影响.pdf
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1、2 0 1 1 年第 7期 7月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NC RE T E AND C EME NT P R0D UCT S 2 01l No 7 J u l y 矿物掺合料对混凝土抗杂散电流性能的影响 程 飞 , 高祥彪 一 , 钱春香 。 , 钱桂枫 , 何智海 2 ,3 ( 1 沪杭客运专线股份有限公司 , 上海 2 0 0 0 1 0 ; 2 东南大学材料学院, 南京 2 1 】 1 8 9 ; 3 江苏省土木工程材料重点实验室 , 南京 2 1 1 1 8 9 ; 4 河海大学 , 南京 2 1 1 1 8 9 ) 摘要 : 研 究 了矿物掺合料对混凝土抗
2、杂散 电流性能的影响。结果发现 : 粉煤灰 和矿渣微粉均可 以改善混凝 土 的抗杂散 电流性 能, 并且随着掺 量的增加 , 改善效果逐 渐增 强。 粉煤灰和矿渣微粉复掺后 , 改善混凝土抗 杂散 电流的 效果最为显著 , 尤其是 复掺 总量为 2 O 时 , 混凝 土杂散 电流腐蚀 开裂时间比基 准混凝土延长了 2 8 6 7 。通过对各 配 合比混凝土试样进行 S i r i o n场发射扫描 电镜 实验观察混凝土表 面形貌特征发现 ,粉煤灰 与矿渣微粉 的复掺使得胶 凝材料 水化完全 , 混凝土表 面较为致 密, 大大提 高 了混凝土的抗杂散 电流性能。 关键宇 : 混凝土 ; 粉煤灰
3、; 矿 渣微粉 ; 复掺 ; 杂散 电流 ; 扫描 电镜 Ab s t r a c t : T h e e f f e c t o f t h e mi n e r a l a d mi x t u r e s o n t h e s t r a y c u r r e n t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e i s s t u d i e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t : a d d i n g fl y a s h o r s l a g p o wd e r t o t h e c o n c
4、r e t e c o u l d i mp r o v e t h e s t r a y c u r r e n t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e , a n d w i t h t h e c o n t e n t i n c r e a s i n g ,t h e i mp r o v i n g e f f e c t e n h a n c e s s t r a i g h t l y Do u b l e - mi x t u r e fl y a s h a n d s l a g c o u l d e ff e c t
5、 i v e l y i mp r o v e t h e s t r a y c u r r e n t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e ,e s p e c i a l l y wh e n t h e o p t i ma l d o s a g e i s 2 0 , t h e c r a c k i n g t i me o f s t r a y c u rre n t e o rro s i o n f o r c o n c r e t e c a n p r o l o n g 2 8 6 7 c o mp a r e d w
6、 i t h t h e n o r ma l c o n c r e t e T h r o u g h o b s e r v i n g t h e s u r f a c e s h a p e c h a r a c t e r i s t i c o f c o n c r e t e b y t h e S i r i o n s c a n n i n g e l e c t r o n i c mi c r o s c o p e , d o u b l e mi x t u r e f l y a s h a n d s l a g c o u l d ma k e t h
7、 e h y d r a t i o n o f t h e e e me n t i t i o u s ma t e r i a l b e i n g c o mp l e t e wh i c h c a n e n h a n c e t h e s t r a y c u r r e n t r e s i s t a n c e o f c o n c r e t e g r e a t l y Ke y wo r d s : Co n c r e t e ; F l y a s h ; S l a g p o wd e r ; Do u b l e mi x t u r e ;
8、 S t r a y c u r r e n t ; S EM 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 0 7 1 3 0 4 0前 言 地铁及轻轨是利用直流供 电牵引驱动机车 的 轨道交通 系统 ,列车走行的钢轨是做直流 回流用 的, 由于钢轨 与大地之问难 以完全绝缘 , 因此 , 会有 部分直流 回流经钢轨 泄漏 到隧道 地下埋设 的各 类 金属管线和隧道本体结构钢筋上 , 这类 电流称为杂 散电流( S t r a y c u r r e n t ) , 简称迷流【 I J 。除直流电泄漏会 产生的杂
9、散电流外 ,交流 电也会产生杂散 电流 , 但 只有前者才会造成隧道本体结构钢筋 以及地下埋 设金属管线的腐蚀 , 而后者则无影响( 文 中的杂散 电 流均指直流杂散电流) 。 地铁及轻轨特有 的杂散电流 对混凝土结构耐久性的破坏应引起足够的重视2 1 。 1 研 究现状 混凝土结构 中的钢筋在高 电压和较大 的杂散 电流作用下 , 所发生的腐蚀与其在电解质 中 自发进 行 的腐蚀有较大的区别 , 主要表现在钢筋 的腐蚀速 率与周 围介质的电阻率 、混凝土的水胶 比等有关 , 实际的电化学当量 、 腐蚀速率远远小于电解质溶液 基金项 目: 沪枋客运专线特大桥主梁泓凝土 收缩徐变控制与 耐久性提
10、升技 研究 。 中的腐蚀速率3 1 。 近年来 , 对于地铁杂散 电流的研究取得了一些 进展 , 主要研究成果有地铁杂散 电流的形成机理 研究和对钢筋混凝土中钢筋腐蚀的模拟试验研究 , 初步得 出了混凝土杂散 电流的电化学 当量 、 腐蚀速 率等参数。另外 , 采用高阻抗混凝土等方法来抑制 杂散电流也取得了一定进展同 。但是 , 国内对于地铁 混凝土抗杂散电流的研究不够深入 , 迫切需要进行 地铁混凝 土杂散 电流形成机理 和抑制方法 的系统 研究 。 2 试验原材料与试验方案 2 1 试验 原材 料 2 1 1 胶凝材料 水泥 : 采用 P 1 5 2 5级水泥 , 具体性能指标如表 1所示
11、 。 粉煤灰 : 采用 I级粉煤灰 , 具体性能指标如表 2 所示 。 矿粉 :试验采用 $ 9 5级粒化高炉矿渣超细粉 , 具体性能指标如表 3所示。 2 1 2 其它试验材料 一 】 3一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 7期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 3期 细度 比 ( 表 m 面 k g 积 ) 烧 失 量 , 生 塑 墼 w ( TK ) w (s 。 3) w (N a z。 ) 细骨料采用河砂 , 细度模 数 2 5 0 , 属于 级 区 中砂 , 表观 密度 2 6 4 g e ra , 堆 积密度 1 5 3 0 k
12、 g m , 空 隙率 4 2 0 , 含泥量 0 6 0 ; 粗骨料采用 5 2 5 ram石 灰石碎石 ,压碎指标 为 9 8 6 ,堆积密度 1 4 7 8 k g n l ; 外加剂采用聚羧酸高效减水剂 , 减水率 2 5 2 , 固含量 2 1 1 , p H值 7 4; 自来水。 2 2 试 验 方案 2 - 2 1 试验配合 比 为了探讨复掺矿物掺合料对 高强 混凝土力学 性能的影响 , 试验 中配制混凝土保持胶凝 材料 总量 4 7 0 k g m 、 水胶 比 0 3 2不变 。在基准混凝土配合 比 的基础上 只改变粉煤灰 、 矿粉以及粉煤灰与矿粉复 掺的掺入量 , 掺量变化
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