水泥混凝土在机场道面除冰液作用下的化学腐蚀.pdf
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1、第 2 9卷 第 2期 2 0 1 2年 6月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 2 9 NO 2 J u n e 2 0 1 2 文章编号 : 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 6 卜O 6 水 泥混凝土在 机场道面 除冰液作用 下的化学腐蚀 马好 霞 , 余红发 , 卢 一 亭 , 刘曙光 , 付 同仁 ( 南京航空航天 大学 土木工程系 , 江苏 南京 2 1 0 0 1 6 ) 摘要 : 进
2、行 了普通 混凝 土 ( 0P C ) 和 高性 能 混凝 土 ( HP C) 试 件 在 质 量 分数 为 3 5 , 1 2 5 , 2 5 的 醋酸 钙镁 ( C MA) 溶 液 中的 浸 泡试 验 , 测 定 了腐 蚀 过 程 中混凝 土 试 件 的 质 量 变化 和 相 对 动 弹性 模 量 , 跟 踪 了试件 表 面 的剥 落特征 , 比较 了硅 酸 盐 水泥 HP C和 抗 硫 酸 盐 水 泥 HP C 的抗 C MA 腐 蚀 性 。结果 表 明 : C MA 对水 泥混 凝土 的腐蚀 破 坏 以表 面剥 落及 其 引起 的 质量 损 失 为特 征 , 反 映 内在 质量 的相
3、对动 弹性 模 量并 没有 显著 降 低 ; 混 凝 土 的 C MA 腐蚀 剥 落程 度 与 C MA 溶 液 浓度 和 腐 蚀 时 间有 关 , 当浸泡 腐蚀 时 间超过 4 5 0 d以后 , 其 腐蚀剥 落现 象开始加 剧 , 而且 浓度 越 大 , 腐 蚀 剥 落越 明显 ; 2 5 质量分数 C MA溶液对 OP C具有非常严重的腐蚀破坏 , 对 P5 2 5水泥 HP C的腐蚀 破 坏 最小 , 对 PHS R4 2 5水 泥 HP C的腐蚀 破 坏介 于 两者 之 间 ; C MA 对 混 凝 土 的腐蚀 破 坏 属 于 表 面腐 蚀 剥 落 , 并 不会在 混凝 土 内部 产
4、生腐 蚀微 裂缝 , 这 为今后 研 究 C MA 对 混凝 土 的腐蚀 破 坏机 理 提供 了可 靠的试 验基 础 ; 采 用 P1 I 5 2 5水 泥 HP C可 以解决机 场道 面水 泥 混凝土 的 C MA 机 场 道 面 除冰 液的 腐蚀破 坏 问题 , 为 中国北方地 区机 场道 面 HP C的研 发提 供 了依据 。 关 键词 : 水泥混 凝 土 ; 机 场道 面 除冰液 ; 醋 酸钙镁 ; 化 学腐 蚀 ; 剥 落 中图分 类号 : TU5 2 8 2 文 献标 志码 : A Ch e mi c a l Co r r o s i o n o f Ce me n t Co nc
5、 r e t e Ex p o s e d t o Ai r p o r t Pa v e m e nt De i c e r s M A H a o xi a,YU H o ng f a,LU Yi t i n g,LI U Shu g ua n g,FU To ng r e n ( De p a r t me n t o f Ci v i l En g i n e e r i n g,Na n j i n g Un i v e r s i t y o f Ae r o n a u t i c s a n d As t r o n a u t i c s ,Na n j i n g 2 1
6、0 0 1 6,J i a n g s u,Ch i n a ) Ab s t r a c t :The i m me r s i o n t e s t s t h a t o r d i n a r y Por t l a n d c on c r e t e (OPC) a nd hi g h pe r f o r m a n c e c o n c r e t e( HP C)s p e c i me n s p l a c e d i n c a l c i u m ma g n e s i u m a c e t a t e( CM A)o f 3 5 ,1 2 5 a n d 2
7、 5 ma s s f r a c t i on o f s o l ut i on we r e c a r r i e d ou t ,a nd t he m a s s l OS S a nd t he r e l a t i v e d yn a mi c e l a s t i c m o du l u s we r e me a s ur e d M e a n whi l e , t he s ur f a c e e xf ol i a t i v e c ha r a c t e r i s t i c s of s p e c i me ns we r e ob s e r
8、 v e d。t h e c or r os i o n r e s i s t a nc e s be t we e n Po r t l a n d c e m e n t HPC a n d r e s i s t i ng s ul f a t e c e me n t HPC i n CM A we r e c ompa r e d The r e s ul t s s ho w t ha t t h e s u r f a c e e xf ol i a t i v e phe no me n on a n d t h e qu a l i t y l os s a r e t h
9、e ma i n c ha r a c t e r i s t i c s o f c o r r os i v e d a ma g e i n t h e CM A , i t s i nn e r r e l a t i v e dy na m i c e l a s t i c m o du l us d oe s n t r e du c e d s i g ni f i c a nt l y The c o n c r e t e S CM A c or r o s i ve e x f o l i a t i ve de gr e e i S r e l a t e d wi t
10、 h t h e c o nc e nt r a t i o n o f CM A s o l u t i o n a n d t h e c or r os i o n t i m e W he n s oa ke d c or r os i v e t i me i S mo r e t h a n 4 5 0 d,t he c or r os i v e e x f o l i a t i v e ph e no me n a g r ow s e r i o us whe n t h e CM A S c on c e n t r a t i o n be c o m e s g r
11、e a t e r。t he c o r r o s i v e e x f o l i a t i ve ph e no me n on i s m o r e ob vi ou s Th e 2 5 ma s s f r a c t i o n o f CM A s o l u t i o n h a s t h e mo s t s e v e r e c o r r o s i o n i n OP C a mo n g t h e t h r e e 收稿 日期 : 2 0 1 2 0 1 - 0 7 基 金项 目: 国家重 点基础研 究发展 计划 ( “ 九七 三” 计划 ) 项
12、目( 2 0 0 9 C B 6 2 3 2 0 3 ) ; 国家 自然科学基金项 目( 5 l l 7 8 2 2 1 ) 作者简 介: 马好霞 ( 1 9 8 5 一 ) , 女 , 山东潍坊人 , 工学硕士研究生 , E ma il : ma h a o x i a 2 1 6 3 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 建筑科 学与 工程 学报 2 O 1 2生 k i n d s o f c o n c r e t e a n d t h e HP C P1 I 5 2 5 i S b e t t e r t h a n t h e H
13、PC PHS R4 2 5 Th e r e f o r e ,t h e CM A S c o r r os i o n a n d d a ma ge t O t h e c o nc r e t e a r e t he s ur f a c e c o r r o s i o n no t t he i nt e r i or c o r r os i o n。 a nd t he r e s e a r c h o f CM A t o t he c on c r e t e c o r r o s i o n d a ma ge m e c h a ni s m p r o v i
14、 de s r e l i a b l e e x p e r i me n t a l b a s i s f o r t h e f u t u r e Fu r t h e r mo r e ,a d o p t i n g HP C P 5 2 5 c e me n t c a n s o l v e t h e c o r r os i v e a n d d a ma ge pr o bl e m wh i c h c a u s e d by t he CM A de i c i ng f l ui d a nd c a n pr o v i de a b a s i s f o
15、r t he a i r p o r t p a v e me n t H PC S r e s e a r c h i n t h e no r t he r n r e gi o n Ke y wo r d s:c e me n t c o nc r e t e;a i r p or t p a v e me n t d e i c i n g f l u i d;c a l c i u m ma g ne s i u m a c e t a t e ;c h e mi c a l c or r o s i on:e x f o l i a t i o n 0 引 言 1 原材料 、 配合
16、比与试验方法 近年来 , 中国三北地区许多民航机场普遍出现 了水 泥混凝 土 道面耐 久性损 坏 , 调查显 示 1 , 三北 地 区民航机场的水泥混凝土破坏 , 大部分是出现在喷 洒 除冰 液 区域 的低 洼 积 水 地 区 , 如 沈 阳桃仙 机 场 停 机 坪上 停放 l O架 飞机 , 其 中靠 西边停 放 3架飞机 的 地 势较低 , 道 面破坏 严重 , 这种 破坏 与机场 除冰液 有 直接的关系。目前 , 机场使用的除冰液主要有 2种 : 以乙二 醇为 主要成 分 的飞机 除冰液 2 和 以醋 酸钙 镁 ( C MA) 为 主 要 成 分 的机 场道 面 除 冰 液_ l3 。关
17、 于 机 场 除 冰液对混 凝 土 的耐 久 性 问题 的文 献 比较 少 , 现 有 的研 究工作 多侧 重于 抗冻性 和 飞机除 冰液 。 , 对 于机 场道 面除冰 液 , 笔者 所 在 课 题组 对 水 中抗 冻 性 为 1 5 0次 的普 通 混 凝 土 ( OP C) 进 行 了在 不 同浓 度 C MA溶 液 中的快 速冻 融 试 验 8 , 结 果 表 明 : 普 通 混 凝 土 在 质量 分 数 为 3 5 的 C MA 溶 液 中 需要 2 7 5 次冻融循环才能使相对动弹性模量下降到 6 O 以 下 , 在 质量 分数 为 l 2 5 和 2 5 的 C MA 溶液 中即
18、 使经过 6 0 0次冻融循环 , 其相对动弹性模量仍然保 持在 1 0 0 , 质 量 没 有 任 何 损 失 , 试 件 表 面 完 好 无 损 。这充分 表 明 , C MA 并 不 能 加 速 水 泥 混 凝 土 的 冻融 破 坏 , 化 学腐 蚀 可 能 是 C MA 对 混凝 土 的 主要 破坏形 式 。国外 有 文 献 指 出l g , C MA 对 混 凝 土 的 腐蚀 需要进 行较 长时 间 的腐 蚀试 验 。 笔者 通过 长 达 2年多 的 浸泡 试 验 , 研究 了不 同 配合 比混凝土在不 同浓 度 C MA溶液 中的腐蚀 规 律 , 为进一步研究混凝土 的 C MA腐
19、蚀机理提供了 可靠的试验基础 。 1 1 原材 料 江南 小野 田水 泥 厂 生 产 的 P 5 2 5纯 硅 酸 盐 水 泥 ,其 熟 料 组 成 为 : ( C 。 S)一 5 5 5 , 叫 ( C2 S)一 1 9 9 , 叫 ( C3 A )一 6 6 , ( C AF)一 1 0 2 , () 为各 化 学 成 分 的 质 量分 数 。山 东 华 银 特种水 泥股 份 有 限 公 司生 产 的 PHS R 4 2 5级 高抗 硫 酸 盐 水 泥 , 其 熟 料 的 组 成 为: ( C s )一 4 8 2 O 9 6 , w( C 。 A) 一2 O 2 。水 泥 的基 本物 理
20、 力 学 性 能和化 学成 分见 表 l和表 2 。镇 江产 风选 I级 粉 煤灰( F A) , 细度模数 6 8 , 含水率0 0 4 , 烧失量 ( 质量分数) 2 O 4 , 需水量 比( 质量比) 9 3 , S O。 质 量 分数 1 2 2 , 化学成 分 见表 2 。南 京产 黄砂 , 表观 密 度 2 5 0 0 k gm, 堆 积 密 度 1 6 1 5 k g m。 , 含 泥 量 ( 质量 分 数 , 下 同 ) 1 0 , 细度 模 数 2 7 2 , 属 于 区级配 , 中砂 。南京六合产玄武岩碎石, 最大粒径 1 0 mm, 表 观密 度 2 8 2 0 k gm
21、, 堆 积 密 度 1 4 3 5 k g m, 含 泥量 0 3 , 针 片 状 颗 粒 含 量 ( 质 量 分 数 ) l 1 4 , 压 碎 指标 6 , 属 于 5 1 0 mm 连 续 级 配。江苏省建筑科学研究院有 限公司生产 的 J M B 型萘 系高效 减 水 剂 , 黄 褐 色 粉 末 , 减 水 率 在 2 0 以 上 , Na 。 S O 质量分 数 小 于 2 , 氯 离 子 质 量 分 数 小 于 0 0 1 。采 用 江 苏 省建 筑 科 学 研 究 院有 限公 司 生产 的液 体 J M一 2 0 0 0 c高 效 引 气 剂 , 推 荐 质 量 掺 量 为 0
22、5 1 0 1 0 1 0 , 自来 水 。C MA 采 用 无 锡 阳山生化 有 限责任公 司生 产 的工业级 一水 醋酸 钙 和四水醋酸镁配制。 表 1 水泥的物理力学性 能 Ta b1 Ph y s i c a l a nd M e c h a ni c a l Pr o pe r t i e s of Ce me nt 凝结时间 mi n 3 d抗折强度 2 8 d抗折强度 3 d抗压强度 2 8 d抗压强度 水泥种类 比表面积 ( r fl k g ) 初凝 终凝 MP a MP a MP a MP a P H S R4 2 5 3 9 2 1 4 O l 9 5 5 8 7 5 2
23、 9 0 4 6 0 P5 2 5 3 9 5 1 3 1 1 8 5 6 4 9 1 3 4 7 6 ( ) 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 马好霞, 等 : 水泥混凝土在机场道面除冰液作 用下的化 学腐蚀 6 3 表 2 主要原材料的化学成分 Tab 2 Che m i c a l Co mp o s i t i o n s o f Ra w M a t e r i a l s b y M a s s 材料 ( S i O2 ) w( Al 2 O3 ) u ,( C a O) W( Mg O) w( S O3 ) ( F e z O3 ) (
24、 Mn O) ( Na 2 ( ) ) ( K2 O) 叫( I L ) Wr P HS R4 2 5 2 0 6 0 5 O 3 6 5 0 6 0 5 5 2 2 4 4 3 8 1 0 0 1 1 4 P5 2 5 21 5 3 4 6 0 6 4 0 9 0 9 6 2 09 3 3 7 0 1 2 0 62 1 8 4 0 7 8 粉煤灰 5 2 3 7 3 2 1 3 2 1 6 0 4 7 0 3 3 4 1 3 0 2 5 0 6 1 1 3 O 6 2 5 注 : ( I L ) 为烧 矢 量 的质 量分 数 ; W 为 剩 余 成 分 质 量 分 数 。 1 2配合 比与试
25、 件 制作 按照 机场道面水 泥混凝土配合 比设计技术标 准 ( GJ B 1 5 7 8 9 2 ) , 设 计 了 3种 配合 比混 凝 土 : 普 通 硅 酸盐 水 泥 混 凝 土 、 硅 酸 盐 水 泥 高 性 能 混 凝 土 ( HP C P) 和抗硫 酸盐 水泥 高性 能混 凝 土 ( HP C PHS R) 。OP C和 HP C P1 I 采 用 PI I 5 2 5硅 酸 盐水 泥 , HP C P HS R采 用 P HS R 4 2 5高 抗 硫酸盐水泥。OP C的水灰 比为 0 4 8 , HP C PI I 和 HP C P HS R 的水胶 比均 为 0 3 2 ,
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- 水泥 混凝土 机场 除冰 作用 化学 腐蚀
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