模拟海洋环境改性聚酯纤维混凝土耐久性研究.pdf
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1、2 0 1 4年 第 8期 (总 第 2 9 8 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 4( T o t a l No 2 9 8) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE0RETI eAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 8 0 1 8 模拟海洋环境改性聚酯纤维混凝土耐久性研究 刘娟红 。杨芳 。陈建强 ,纪洪广 ( J L 京科技大学 土木与环境工程学 院,北京 1 0 0 0 8 3 ) 摘要 : 为了得到海洋环境下的改性聚酯纤维混凝土和涂抹自制水泥基结晶防
2、水材料后混凝土耐久性特点。 与普通混凝土和在 表面涂抹防水材料的混凝土在标准养护和模拟海洋环境条件下通过抗压强度、 抗碳化 、 氯离子扩散系数和氯离子含量进行对比。 采 用 S E M、 E D S 、 压汞仪和 X R D分析防水材料的作用机理。 结果表明: 在 2 8 d时混凝土的抗压强度基本相同; 模拟海洋环境后的混凝 土的抗碳化能力有一定的降低; 改性聚酯纤维混凝土的氯离子扩散系数低于普通混凝土 , 模拟海洋环境养护后两种混凝土中的氯离 子含量基本相同。 涂抹防水材料后混凝土密实性提高,抗碳化和抗氯离子渗透能力均有提高。 海洋环境下改性聚酯纤维混凝土能达 到设计强度, 抗碳化能力有一定
3、的降低, 涂抹水泥基渗透型结 晶防水材料后耐久性能提高。 关键词 : 改性聚酯纤维 ;混凝土;水泥基渗透结晶型防水材料 ;耐久性 中图分类号: T U 5 2 8 5 8 文献标志码: A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 8 0 0 6 4 一 O 4 St u d y on d u r a b i l i t y o f m o d i f i e d po l y e s t e r f i b e r r e i n f o r c e d c on c r e t e i n t h e m a r i n e e n v i r o nme n
4、 t o f s i mul a t i o n L U J u a n ho ng, YANG Fa n g, CHENJ i a n q i a n g, J IHo n g gu a n g ( S c h o o l o f C i v i l a n dE n v i r o n me n t a l E n g i n e e r i n g , U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g , B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 , C h i n a ) A
5、bs t r a c t : I n o r d e r t o s t ud y t he d u r a bi l i t y o f mo d i fie d p o l y e s t e r fi be r r e i nf o r c e d c o n c r e t e u nd e r s i mu l a t e d ma r i n e e n v i r o n me n t a nd c o n c r e t e of b l o t t i n g o u t wi t h c e me n t it i o ns c a p i l l a r y c r y
6、s t a l l i ne wa t e r pr o o fin g ma t e r i a l s , t h e d u a r a bi l i t y wa s c omp a r e d wi t h b e n c h ma r k c o n c r e t e un d e r t he s t a nd a r d c u r i n g a n d s i mu l a t e d ma r i n e c u r i n g, us i ng t he ma i n t e n a n c e o f c o mpr e s s i v e s t r e ng t
7、 h, c a r bo n i z a t i o n r e s i s t a nc e, d i f - f us i o n t o e ffi c i e n t of c h l o r i d e i o n, c h l o r i ne i o n c o n t e n t And u s i n g S EM an d EDS a nd M I P a n d XRD a n a l y s i s t h e me c h an i s m o f the wa t e r p r o o f ma t e r i a 1 T h e r e s u l t s h
8、o ws t h a t t h e 3 d c o mp r e s s i v e s e n g t h o f mo d i fi e d p o l y e s t e r fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s l o we r t h a n b e n c h ma r k c o n c r e t e i n t h e s t a n d a r d c u rin g , b a s i c a l l y t h e s a me a s t h e c o mp r e s s i v e s t r e n
9、 g t h o f 2 8 d ma i n t e n a n c e T h e a b i l i ty o f c a r b o n i z a t i o n r e s i s t anc e o f c o n c r e t e f o r mo d i fi e d p o l y e s t e r fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s l o we r t h a n t h e b e n c hm a r k c o n c r e t e Ho we v e r , wi t h t h e i n c
10、 r e a s i n g o f t h e e arl y s t a n d a r d c u r i n g t i me, c arb o ni z a t i o n r e s i s t a n c e of c o n c r e t e i s g e t t i n g p o we r f ul a s we l l , b u t i t i s r e d uc e d wi t h t h e p r o c e s s i n g i n s i mu l a t e d ma fin e e n v i r o nm e n t ma i n t e n
11、anc e s T h e c o n c r e t e S c h l o r i d e i o n d i f f u s i o n c o e 幅 c i e n t i S l o we r t h an b e n c hm a r k c o n c r e t e u n d e r t wo k i n d S o f ma i n t e n a n c e s Ne v e r t h e l e s s t he s i mul a t e d ma rine e n vi r o n me n t t he c hl o r i d e i o n c o n t
12、 e n t i S b a s i c a l l y the S a lT l e i n t h e t wo ki n d s o f c o n c r e t e s Th e s t u d y o f S E M a n d E DS and Ml P a n d XR Ds h o ws t h a t c e me n t i t i o u s c a p i l l a r y c rys t a l l i n e wa t e rpr o o f ma t e r i a l l a t e r b e c o me s i n s o l u b l e c ry
13、 s t a l s Ke y w o r d s : mo d i fi e d p o l y e s t e r fi b e r ; c o n c r e t e ; c e me n t i t i o n s c a p i l l a ry c r y s t a l l i n e wa t e rpr o o fi n g ma t e r i a l s ; d ura b i l i t y 0 引 言 海工混凝土受到腐蚀离子的侵蚀容易破坏, 故对混凝 土 的耐久性要求更高 , 以保证使用年 限, 减少维修 以节约 成本。 早期裂缝 的存在直接影响了混凝土的使用寿命 ,
14、 在混 凝土 中掺人纤维可 以较好地改善混凝土的早期裂缝 1 - 5 1 。 改 性聚酯纤 维在混凝土中呈三维乱向分布 , 可以使裂缝的发 展得 到有效 的抑制 , 达 到了抗裂 、 抗渗 、 防冻 的 目的 , 从 而 大幅度提高混凝土的耐久性。 水泥基渗透结晶型材料 6 - 8 ( c c c w ) 是一种 刚性 防水材料是 以硅酸盐水泥或普通 硅 酸盐水 泥 、 精细石英砂等为基材 , 掺入 活性 化学 物质及其 他 辅料 组成 的一种 新型 刚性 防水材 料 。 特别 是近 年来 , 收稿 日期 :2 0 1 4 一 叭_ 0 4 6 4 C C C W 在国内地下工程 、 水利工程
15、 、 地铁 、 桥梁等领域应用 范围越来越 广 , 很多重点工 程如三峡工程 、 国家大剧院都 使用 了该材料 。 采用水泥基渗透结晶型防水材料作 为混凝 土表面涂层, 能较好地起到防水作用。 目前对 C C C W 的作 用机理国内外有很 多不同的理论 。 C 3 0 昆凝土比较常用 能够满足某海工项 目大体积混凝土的要求 , 本文对 C 3 0 混 凝土加入改性聚酯纤维 以及涂抹 水泥基渗透结晶型材料 后 , 通过标准养护和模拟海洋环境 l 1 4 】 的对 比试验 , 研究改 性聚酯纤维混凝土在标准养护和模拟海洋环境养护下 的 抗压强 度 、 抗 碳化 、 抗氯 离子 扩散 等性能 ,
16、并 采用 S E M、 E D S 、 压汞仪 和 X R D等微观手段对其微 结构和机理进行 探讨。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 原材料和试验方法 1 1 原材料 水 泥 : 北京金 隅 P O 4 2 5级水泥 ; 粉煤灰 : I I 级 粉煤 灰 ; 矿粉 : 首钢嘉华公 司生产 $ 9 5 型磨细矿渣 ; 骨料 : 粗骨料 为二级配碎石 , 5 1 6 mm、 1 6 3 1 5 m m 石子 比例为 1 : 1 , 细 骨料为细度模数 2 4的河砂 ; 减水 剂 : 萘系泵送剂 , 含 固量 为 3 1 5 左右 ;水泥基渗透结 晶型防水涂料
17、:自制粉体 ; 水 : 除氯离子含量用去离子水均为普通试验室用水 ; 纤维 : 杜强华微( t t 京 ) 高新材料科技有限公司的改性聚酯纤维。 1 2混凝 土 配合 比 本试验所设计 的配合 比强度 为 C 3 0 , 基准混凝土( w) 和改性聚酯纤维混凝土( C) ( 以下都简称为纤 维混凝土 ) 的 配合 比见表 1 。 表 1 混凝土配合比 1 3试验 方 法 根据表 1 的混凝土配合 比和按普通混凝 土长期性能 和耐久J陛能试验方法规范 G B T 5 0 0 8 1 要求成型, 试件尺寸为 1 0 0 m mx l 0 0 mm l 0 0 m m, 1 d 拆模后 , 对基 准
18、混凝土 ( w) 和纤维混凝土( c ) 的试件表面涂抹 自制水泥基渗透型结晶 防水材料, 涂抹后的基准混凝土和纤维混凝土分别记为 wT和 C T , 并对基准混凝土 ( w) 、 纤维混凝土 ( C ) 、 涂抹后 的基准混凝土( wT ) 和纤维混凝土( c T ) 进行养护 , 养护方 式一 ( ) 为标准养护 2 8 d , 养护方式-( ) 为模拟海洋环境 养护 2 8 d ( 7 d 标 准养护 + 2 1 d 氯盐养护 ) 。 模拟海洋环境的 盐雾试验在盐雾箱内进行 , 采用的盐水的质量分数为 5 , 连 续喷雾。 盐雾沉降量用集雾量衡量, 为 1 2 m L 8 0 c m h
19、 , 温度 为 3 5左右 , 湿度在 9 5 以上。 碳化试验采用 3 种不同的 碳化方式 : 一种是标养 3 d 后在室外 自然碳化到 2 8 d , 一种 是标 养 7 d 后 在室外 自然碳化 到 2 8 d , 一种 是按 照规 范 G B T 5 0 0 8 2 规定的快速碳化试验方法进行混凝 土碳化试 验 。 破型后测定碳化深度 , 用 l 浓度的酚酞 乙醇溶液进行 滴定 测得碳 化深度 。 采用 NE L氯离子扩散 系数 法对混凝 土进行氯离子扩散性能试验 ; 对混凝土进行破型处理 , 观察 钢筋是否锈蚀( 保护层厚度为 1 e m) , 在表面为 0 - 1 6 m m, 中
20、间 为 1 6 3 2 m m, 里面为 3 2 5 0 to n i 处取胶凝材料约 5 g , 采用 C L C O NT U型氯离子含量快速测定仪对经过盐雾处理后 的混凝土进行氯离子含量进行测定 。 测定 3 d 强度后用水 泥基渗透性结 晶材料涂抹裂缝 , 室外放置 9 0 d 后取裂缝处 的胶凝材料 , 采用 S E M 和 E D S设备分析涂抹 自制水泥基 渗透型结晶防水材料后 混凝土 的微观结构变化 ; 取破坏后 涂抹防水材料 的混凝 土裂缝处 的胶凝材 料和 C T表面的 胶凝材料采用 X R D进行物相分析 , 采用 A u t o P o r e I V 9 5 0 0
21、设备分析 w、 C 、 C T 3 种混凝土的孔 结构 , 找 出 自制 防水材 料的作用机理。 2结果与讨论 2 1 养护条件对混凝土抗压强度影响 表 2 为两种养护条件下混凝土的抗压强度值。 可以看 出 : 在标 准养 护时 , 改性 聚酯纤维混凝 土的抗压强 度 比基 准 昆 凝 土的前期抗压 强度稍低 , 3 d 时其抗压强度 为基 准 混凝 土的 8 3 , 随着 龄期的增长 , 两者的抗 压强度的差距 减小 , 到 2 8 d时 , 两者的抗压强度基本相 同; 在模拟海洋环 境 的养护中, 2 8 d 的强度和标准养护的基本相 同。 表 2 养护环境对混凝土抗压强度的影响 2 2
22、碳化 方式对碳化 深度 的影响 表 3为三种碳 化方式 的混凝 土碳 化深度 。 可 以看 出 : 在三种碳化方式下 , 掺入改性聚酯纤维后混凝土的抗碳化 能力低于基准混凝土 , 原因是混凝土中掺加纤维后使混凝 土各相间的界 面增加 , 气体 C O 的渗透能力提高 , 容易扩 散至混凝土内部并与水泥产物进行 中性化反应 ; 随着早期 标准养护时间的延长, 纤维混凝土的抗碳化能力增加, 原 因是由于水泥的水化 , 混凝 土的密实度提高 , 减少了空隙 , 从而减缓了气体 C O 向混凝土 内部的扩散 ; 涂抹水 泥基渗 透型结 晶防水材料后混凝土的抗碳化能力提高 , 此层结 晶 材料可 以保护
23、混凝 土 , 这是 由于涂抹水泥基渗透型结晶防 水材料后表层混凝 土的密实度增加 , C O 气体不 易扩散到 混凝土内部 ; 在模拟海洋环境养护后的混凝土 的抗碳化能 力 略降低 , 在模拟海洋环境养护后混凝土 的密实度偏低 。 原 因是外界 的盐进入混凝土 内部后 , 形成 了内部结 晶 , 导 致 了混凝土 内部疏松 , 气体 C O : 易渗透进入混凝土 。 表 3 混凝土碳化试验结果 2 3 养护条件和涂抹防水材料对氯离子扩散 系数 影 响 表 4为氯离子扩散系数 的结果 。 可 以看 出 : 在模拟海 洋环境养护后 的试件 的氯离子扩散系数低于标准养护 的 试件 ; 纤维混凝 土的
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- 模拟 海洋环境 改性 聚酯纤维 混凝土 耐久性 研究
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