水灰比调控氧化石墨烯增强水泥浆体氯离子固化性能.pdf
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1、2023 年第 8 期河南建材水灰比调控氧化石墨烯增强水泥浆体氯离子固化性能罗启灵1 赖慈锋1 付军恩李志堂3董刚4 任秋兵51深圳大学土木与交通工程学院(51 8 0 6 0)2中国铁建大桥工程局集团有限公司(30 0 30 0)3保利长大工程有限公司(51 0 0 0 0)4深圳市盐田港建筑工程检测有限公司(51 8 6 0 0)5天津大学(30 0 350)摘要:氯离子侵蚀是导致钢筋混凝土结构腐蚀劣化的主要原因,氯离子固化技术可有效降低混凝土孔隙液中自由氯离子浓度,降低腐蚀破坏风险。已有研究表明氧化石墨烯对水泥浆体氯离子固化性能有明显增强作用,但水灰比对其提升效果的影响尚未研究,通过水灰
2、比调控氧化石墨烯增强浆体固氯性能缺少最佳水灰比的参数支撑。文章研究了不同水灰比下氧化石墨烯对水泥浆体氯离子固化性能的增强效果。测试结果表明,随着水灰比逐渐提高,氯离子固化效果先增强,但当水灰比达到0.6 时,氧化石墨烯改性增强效果减弱。关键词:氯离子固化;氧化石墨烯;水灰比;自由氯离子0引言氯离子引发的钢筋腐蚀是导致钢筋混凝土结构腐蚀劣化的主要原因 1-3。在结构服役期间,环境中的氯离子会通过微观孔隙侵入钢筋混凝土结构内部,并随着时间延长逐渐迁移至钢筋表面。当积聚在钢筋表面的氯离子浓度超过腐蚀的阈值后,钢筋发生腐蚀破坏导致锈胀,使混凝土结构产生大量孔隙,甚至发生脱落。现阶段氯离子腐蚀的防治措施
3、主要有缓蚀剂,缓蚀涂层,阴极保护等 4,但并无法降低混凝土孔隙液中的自由氯离子浓度,腐蚀破坏风险依然存在。氯离子固化技术作为一种有前景的抗氯离子侵蚀防护手段,通过化学吸附和物理结合两种方式,将孔隙液中的自由氯离子转化为无法造成腐蚀破坏的束缚性氯离子,能够有效降低钢筋混凝土结构腐蚀破坏风险。纳米材料由于其高比表面积、高化学活性以及从表4 的计算数据可以得出以下结论:由于模型的一致性,在非地震作用下柱内力完全一致,这一点证实了模型-1 中添加的用于质量源的额外荷载没有影响结构构件的内力计算结果;由于模型-1 考虑了贮料重心高度,使得地震作用下的结构总弯矩增大,因此在地震力作用下的柱轴力明显增大,其
4、内力变化的幅度与抗震设防烈度和筒仓储量成正比。3结论通过以上基于工程实例的模型计算分析,筒仓贮料重心高度不仅对地震作用下结构整体受力计算有极大影响,对于结构构件的内力计算也有部分影响。通过文章所论述的建模方法、荷载分组和加与水泥水化产物高适应性等优异性能,在水泥基材料中的应用已经得到了一定的研究。二维片状纳米石墨烯及其衍生物因其sp杂化碳原子构成的平面共轭结构和可调控表面基团,具有高比表面积、高强度、高韧性、更好的亲水性等诸多优点,可更有效改善水泥基材料的水化、孔隙、强度以及耐久性能。氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)掺人水泥基复合材料中,由于其表面基团丰富及比表面积大等优点,可
5、以为水泥基材料的水化提供大量的成核位点,促进了水泥的水化作用以及水化产物C-S-H的生成。已有研究表明氧化石墨烯可有效增强水泥浆体的固化性能,在0.2 wt.%的掺量下氯离子固化量相对于空白组提升4 6%。然而,水灰比也是影响水泥水化和氯离子固化提升效果的重要因素,现阶段缺乏水灰比调控水泥浆体氯离子固化效果的机理研究探索。载方法、质量源分配方法,可以准确计算筒仓贮料重心高度变化时的地震作用力,是一种能够充分体现筒仓实际受力情况并且易于实现的建模方法。该方法不仅可以用于上述的圆形独立筒仓,也可用于矩形筒仓、群仓等各类形式的仓储结构建模。参考文献:1 陈佳,丁永刚,许启铿,等.地震作用下柱承式筒仓
6、动态侧压力计算方法研究.地震工程与工程振动,2 0 2 2,4 2(6):1 4 4-152.2 GB501912012,构筑物抗震设计规范 S3 GB500772017,钢筋混凝土筒仓设计标准 S.Henan Building Materials试验研究13河南建材2 0 2 3年第8 期文章研究了不同水灰比下氧化石墨烯对水泥浆体氯离子固化性能的增强效果;通过设置不同水灰比探究其对氧化石墨烯提升效果的影响,并通过热重分析(TG)探究其影响机理。本研究有望为水灰比调控氧化石墨烯增强浆体固氯性能提供最佳水灰比的参数支撑。1试验1.1试验材料本研究所用氧化石墨烯购买自国药化学试剂有限公司(上海),
7、不需要进一步提纯。所用硅酸盐水泥符合中国国标GB175和GB176,水泥的物理性质和化学组成见表1 和表2。试验过程全程使用去离子水,避免外界氯离子造成干扰。表1 物理性质比表面积Po(ml/g)(g/cm)初凝终凝3d28d3d28 d4103.16试验物相CaoAl.03Si02MgOFe20;SO3Na20K.0烧失量研效果为6 4%。测试结果表明当水灰比较低时,氧化质量62.794.5219.962.483.692.40.310.821.06究1.2试验设计为了探究水灰比对氧化石墨烯提高水泥浆体氯离子固化性能的影响,设计了0.4、0.5、0.6 三个不同的水灰比,氧化石墨烯的掺量都为0
8、.2 wt.%。具体配合比见表3。将制备的浆体倒入1 5mm15mm15mm的硅胶模具中,用塑料薄膜覆盖,防止水分蒸发。养护1 d后脱模,在2 0 2、相对湿度大于95%的养护室养护2 8 d。表3配合比试验组水泥(g)水(mL)氧化石墨烯(g)水灰比CO500C1500C2500C35001.3氯离子固化水泥浆体的氯离子固化性能通过典型平衡试验测定。将养护2 8 d的水泥试块在50 下真空干燥至恒重,然后使用球磨机研磨成粒度小于7 5m的均匀粉末。将4 g粉末加人初始浓度为3Mol/L的40mLNaCl溶液中,搅拌混合物以确保粉末和溶液充分接触,在2 5下将其储存在密封塑料离心管中,以避免蒸
9、发和碳化。每隔1 2 h周期性地摇动试14管以确保吸附平衡。浸泡1、3、5、7、9、1 2 和1 4 d后,将混合物以50 0 0 rpm的速度离心5min获得上清液。最后,根据中国标准JGJT322一2 0 1 3,使用自动电位滴定仪用0.1 M硝酸银(AgNO3)测试上清液中的剩余氯离子浓度,并对每个样品进行8 次测量,以确保统计可靠性。2试验结果与讨论2.1氯离子滴定测试为了评估水灰比对水泥氯离子固化性能的影响,采用典型平衡试验记录了不同水泥浆在3Mol/LNaCl溶液中不同浸泡时间的氯离子固化量(Cb)。(如图1 所示),所有样品的Cb值都随着浸泡时间的延长而明显增加。通过与CO组比较
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