荷载作用下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 1 O 期 (总 第 3 0 0 期 ) Nu mb e r 1 0 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 3 0 0 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH 荷载作用下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响 董海蛟 ,温勇。张广泰 。唐巍 ,李梅 ( 新疆大学 建筑工程学院,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 4 7 ) 摘要 : 研究了一次加载和循环加载下锂渣粉对混凝土氯离子渗透性的影响, 并提出了相应的数学模型。 试验结果表明 : 一次加 载和循环加载对混凝土氯离子渗透性均产生较为显著的影响, 电通
2、量与应力比之间都近似满足指数函数关系。 当应力 比为 3 0 时, 循环加载后的电通量较一次加载增加较多。 锂渣粉的加入可以明显降低混凝土的氯离子渗透性 , 电通量与锂渣掺量之间近似满足二 次函数关系。 同时发现, 电通量与初始电流具有较好的线性相关陛, 与相关研究结果比较一致 。 关键词: 混凝土;锂渣粉 ;一次加载;循环加载;电通量 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 ) 1 0 0 0 1 2 0 4 I n f l u e n c e o f l i t h i um s l a g p o w
3、 d e r s on t h e c h l o r i d e p e n e t r a t i on o f c o nc r e t e u n d e r l o a d DO NGHa ij i a o , WE NY o n g , Z H A N GG u a n g t a i , T A N G We i , L I Me i ( C i v i l C o n s t r u c t i o n C o l l e g e o f X i n j i a n g U n i v e r s i t y , Ur u m q i 8 3 0 0 4 7 , C h i n
4、 a ) Abs t r a c t : E f f e c t o f l i t h i u m s l a g p o wd e r s u p o n t h e c h l o r i d e p e n e t r a t i o n o f c o n c r e u n d e r o n c e l o a d i n g a n d c y c l i c l o a d i n g we r e s t u d i e d , a n d the c o r r e s p o n di n g ma t he ma t i c a l mo d e l we r e p
5、 r o po s e d Th e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t b o th on c e l o a d i ng a n d c y c l i c l o a d i n g h a v e a s i g n i fi c a n t i mpa c t o n t h e c hl o r i d e p e n e t r a t i o n of c o nc r e t e an d t he r e l a t i o n s h i p b e t we e n e l e c t r i c fl ux a n d s t
6、re s s r a t i o a p p r o xi ma t e l y a g r e e s wi t h e x po n e n t i a l f u n c t i o n r e l a t i o nW h e n the s tre s s r a t i o i s 3 0 , e l e c t r i c flu x a f t e r c y c l i c l o a di n g i nc r e a s e s mo r e than tha t a f t e r o nc e l o a din gAd di t i o n o f l i t h
7、i u m s l a g p owd e r i n t o c o n c r e t e C an s i g n i fic a n t l y r e d u c e i t s c h l o r i d e pe ne t r ati o n an d the r e l a t i o ns h i p be tw e e n e l e c tri c fl ux an d l i t h i u m s l a g po wd e r c o n t e n t i s n e a r l y s ui t a b l e t o q u a d r a t i c f u
8、n c tio n r e l a t i o n Th e t e s t a l s o find s t h a t e l e c tri c f l ux an d i n i t i a l c u r r e n t ha s a g o o d l i n e ar c o r r e l a t i o n, c omp a r e d wi th the r e l a t e d r e s e arc h r e s u l t s Ke y w or ds: c o n c r e t e; l i t hi u m s l a g p o wd e r s ; o
9、nc e l oa d i n g; c y c l i c l o a d i n g; e l e c t r i c fl ux 0 引言 长期 以来 , 钢筋混凝土因其较好 的力学性能和相对低 廉的成本被普遍应 用于工程建设 各领域 。 然而 , 在 实际结 构设计 中, 由于设计者对混凝土的耐久 性问题 重视不 足 , 导致很多结构在未达到规定的设 计使用 年限就需重新 加 固或提前拆除, 从而造成了巨大的资源浪费和经济损失。 影响混凝土耐久性 的因素很多 , 钢筋锈蚀被认为是最重要 的f 1 。 一般认 为 , 由氯离子渗透引起 的钢筋锈蚀最为普遍 、 直接和严重回 。 通常, 矿
10、物掺合料的使用可以增强氯离子结合能力3 1 , 降低氯离子渗透性 。 锂渣粉是锂辉石提炼锂盐过程 中的 副产品, 后经磨细制成的具有一定火山灰活性的矿物掺合 料圄。 新疆地区是国内生产锂盐的重要基地之一 , 锂渣粉产 量较高并主要应用于混凝 土 中。 然而 , 由于国内外对锂 渣 粉对混凝土耐久性 的影响研究较少 , 尤其是对混凝土氯离 子渗透性的影响研究甚少, 这在一定程度上限制了锂渣的 废物利用及其在工程建设中的推广。 收稿 日期:2 0 1 4 - 0 4 1 9 基金项 目:国家 自 然科学基金( 5 1 2 6 8 0 5 5 ) 1 2 另外 , 实际环境中服役的混凝土结构都会承受
11、不 同类 型的荷载作用 , 荷载会引起混凝土中孑 L 结构和微裂缝发生 变化 , 从 而影 响到氯 离子渗 透性昀 。 近年来 , 人们陆续开展 了荷载作用对混凝 土氯离子渗透性 的影响研究 。 由于加载 装置和试块形状的不 同, 众多研究者的试验结果存在着不 一 致性。 因此 , 笔者探讨 了一次加载和循环加载作用下锂渣粉 对混凝土氯离子渗透性 的影响 , 同时研究了电通量与初始 电流的相关性 。 1试 验 1 1原材料 水泥: 新疆红雁池水泥厂生产的 P O4 2 5 级水泥。 细集 料 : 乌拉泊水库上游乌鲁木齐河的水洗砂 , 细度模数2 8 6 , 含 泥量 1 _3 , 表观密度 2
12、 6 4 0 k g m3 o 粗集料 : 卵石 , 5 1 6 i k r n连 续级配 , 压碎指数 3 2 0 0 , 含泥量 0 7 , 表观密度 2 6 8 0 k g m3 。 锂渣粉 : 新疆乌鲁木齐锂业有限公司生产 , 8 0 Ix m方孔筛筛 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 余为 4 0 , 比表面积为 4 1 7 m 2 k g , 密度为 2 4 8 g c m o 减水 剂 : 聚羧酸减水剂。 水 : 乌鲁木齐市自来水。 1 2混 凝 土 配 合 比 混凝土配合 比按 C 4 0强度等级进 行设计 , 锂 渣粉等 量取代水泥, 设计配合比
13、见表 1 , 配制混凝土的抗压强度见 表 2 。 表 1 混凝土的设计配合比 1 3试 验 方 法 1 3 1 加载试验 本试 验制作 1 0 0 m mx 5 0 mm 圆柱体试 块用 于加载 试验 , 通 过微机控制全 自动压力试验机进行加载 。 加载水 平 以应力 比衡量 , 即施加应力与破环应力之 比。 破坏应力 , 即圆柱体抗压强度, 参照 G B 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力 学性能试验方法标准 中立方体抗压强度的试验方法测定。 试验中选取 1 ( P o 、 2 0 、 3 0 三个应力比, 分一次加载和五次 循环加载 。 加载 方案 : 加载至 目标荷 载
14、一持载 6 0 s 一卸载 至 2 5 k N 一持载 3 0 s , 分别循环 1 次和 5 次。 加载过程通过 对压力试验机 编程来 完成 , 加 载速率 为 4 7 1 k N s , 卸载速 率为 l 4 1 3 k N s 。 1 3 2 混凝土氯离子渗透试验 本试验采用电通 量法对加 载之后 的试块进行 氯离子 渗透试验 , 所用仪器为 D T L A氯离子 电通量测试仪 。 2 试验 结果及 分析 2 1 荷载作用对混凝土氯离子渗透性的影响 2 1 1 一次加载对混凝土电通量的影响 图 1 为一次加载后混凝土 电通量 随应力 比的变化情 况。 从图中可以看出, 不同配合比下的混凝
15、土, 随应力比的 增加, 电通量均呈增加趋势。 当应力比低于 1 0 时, 变化较 为平缓 , 当应力 比超过 1 0 时 , 变化幅度开始增加 , 对于掺 加锂渣 的混凝 土 , 基本上呈线性 变化 。 根据 AS T M C 1 2 0 2 标准中对混凝土渗透f生 的分类标准来评价, 随应力比的增加 , 混凝土氯离子渗透j生 经历了三个阶段, 对于不掺锂渣的混凝 土 , 从 0 1 0 的“ 低 ” , 到 2 0 的“ 中” , 再到 3 0 的 “ 高” , 对 于锂 渣掺量为 1 0 ,- - 2 0 的混凝土 , 从 0 1 0 的“ 非常 低” , 到 2 0 的“ 低” , 再
16、到 3 0 的“ 中” , 对于锂渣掺量为 3 0 的混凝土 , 从 0 1 0 的“ 非常低 ” , 到 2 0 的“ 低 ” 的下 限 , 再到3 0 的“ 低” 的上限 , 渗透性变化较为明显。 5 00 0 4 0 0 0 3 0 0 0 删 誊2 0 0 0 1 0 0 0 U lU 2 U 3 U 应力 比 图 1 一次加载后混凝土电通量随应力比的变化情况 分析上述结果产生的原因, 笔者认为 , 当应力比低于 1 0 时 , 混凝土主要处于弹性 阶段 , 卸载后 , 变形基本上完 全恢复 , 故 电通量变化不大 ; 当应 力 比超 过 1 0 时 , 混凝 土塑性变形开始 出现 ,
17、 内部原生裂缝开始扩展 , 新生裂缝 有所形成 , 并逐渐 出现一些宏观裂缝 , 但裂缝基本上处于 稳定发展阶段 , 因此电通量表现出线性增加趋势。 本研究采用混凝土 电通量关于应力 比的指数函数来 拟合试验数据 , 即 : y = a 1 e ( 1 ) 式 中: a , 待拟合 系数。 拟合曲线如图 1 所示, 拟合结果见表 3 。 表 3 式( 1 ) 的拟合结果 2 1 2 循环加载对混凝土电通量的影响 图 2为循环加载后混凝 土电通量 随应力 比的变 化情 况 。 从图中可 以发现 , 与一次加载相似 , 不同配合 比下的混 凝土 , 随应力 比的增加 , 电通量同样呈增加趋势 。
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