硫酸盐腐蚀地质环境中的桩基混凝土抗腐蚀试验研究与机理分析.pdf

硫酸盐腐蚀地质环境中的桩基混凝土抗腐蚀 试验研究与机理分析 牛斌 涛 王山峰 姜骞。 石 亮 穆松。 1 中国建筑第二工程局有限公司青岛2 6 6 0 0 0 ；2 高性能土木工程材料国家重点实验室 南京2 1 0 0 0 8 摘要 ：通过混凝土抗压强度、氯离子扩散系数、抗硫酸盐结晶破坏性能、微观形貌与能谱测试，研究了不同胶材用 量、掺加普通和高效防腐剂对桩基耐腐蚀混凝土力学性能和耐久性能的影响。结果表明，胶材用量变化对桩基耐腐蚀 混凝土抗压强度和氯离子扩散系数影响显著；加入高效防腐剂能够抑制后期腐蚀产物的生成。 关键词：桩基混凝土 高效防腐剂 力学性能 耐久性能 腐蚀产物 中图分类号 ：T U5 2 8 1 1 - 7 文献标志码 ：B DOI ：1 0 1 4 1 4 4 j c n k i j z s g 2 0 1 5 1 0 0 3 0 An ti- Co r r o s i o n Ex p e r i me n t a l Re s e a r c h a n d M e c h a n i s m An aly s i s o f Pi l e Fo u n da tio n Co n c r e t e i n t he Ge o l o g i c al En v i r o nme n t o f S u l p ha t e Co r r o s i o n NI U Bi n t a o WANG Sh a n f e n g J I ANG Qi a n SHI L ia n g MU S o n g 1 Ch i n a Co n s t r u c t i o n Se c o n d En g i n e e r i n g Bu r e a u L t d Qi n g d a o 2 6 6 0 0 0 ； 2 S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Hig h P e r f o r ma n c e C i v i l E n g i n e e r i n g Ma t e r i a l s N a n j i n g 2 1 0 0 0 8 0 引言 背景工程项 目中地下水腐蚀层为 服役环境最恶 劣区 域f l 】 。经专家评审会论证 ，该地块项 目 桩基应采用耐腐蚀 混凝土进行制备。相关耐腐蚀混凝土的设计指标 为：桩基 混凝土强度等级为C 4 5 、桩身混凝土保护层厚度7 0 m m、桩 身混凝土采用大掺量矿物掺合料制备 、桩身混凝 土掺人抗 硫酸盐 的防腐剂和钢筋阻锈剂 、混凝土2 8 d 氯离子扩散系 数 6 l 0 m ， s 、抗硫酸盐等级为K S 1 2 0( 混凝 土抗压强 度耐蚀系数 0 9 0 )。 1 原材料、配合比及试验仪器 1 1 原材料 水 泥 ：大 字P I 5 2 5 水 泥 ；粉煤 灰 ：普通 级粉煤 灰 ；矿粉 ：$ 9 5 级矿渣粉 ；细骨料 ：细度模数3 0 O 的中砂 ； 粗骨料 ：5 3 1 5 0 m m 连续级配玄武岩碎石 ；减水剂 ：江苏 苏博特新材料股份有限公 司生产的S B T P C A 。 ( I ) 聚羧酸高 性能减水剂 ；阻锈剂 ：S B r I 一 Z X ( ) 钢筋混凝土阻锈剂 ；防 腐剂 ：某市售普通防腐剂和s B rI 一 R MA ( I I ) 混凝土高效防腐 剂。 1 2 配合 比 C 4 5 桩基耐腐蚀混凝土配合比详见表 1 。 1 3 试验 方法与仪器 作者简介：牛斌涛 ( 1 9 8 一)，男，本科，工程师。 通 信地 址： 深圳 市 前 海 路0 1 6 9 号 4 楼 科 隶 t 部( 5 1 8 o 0 0 )。 表1 C4 5 桩 基耐腐蚀混凝土配合比 编 水胶 配合比参数 ( k g m 口 比 胶 材 用 量 水泥 粉煤灰 矿粉 水 防腐剂 阻锈 砂 石 1 i 1 0 3 3 46 5 23 2 5 O 8 0 1 52l 5 O 1 53 O 698 7 67 1 01 6 2 O 3 3 46 5 23 2_ 5 0 6 9 1 31 1 53 325O 6 9 8 76 7 1 O1 6 3 O 3 3 43 5 21 7 5 0 6 5l25 1 21 8 O 1 45 3045 653 7 83 1 0 39 0 3 3 45 O 2 25 67- 5 O 1 26 1 5O 3 1 5 0 6 7 5 77 2 1 0 24 5 0 3 3 46 5 23 2 5 0 6 9 1 31 1 53 32 5 O 6 9 8 76 7 1 O1 6 混凝土理化性能测试方法应符合相关 国标要求 ，混凝 土微观形貌与元素组成试验使用F E I Q u a n t a 2 5 0 扫描电子显 微镜 ，电压1 5 k V。 2 试验结果与分析 为 了研究 防腐 剂和胶 材用量对桩基混凝 土抗 压强度 和耐久性能的影响 ，试验中研究 了不掺加防腐剂 、分别掺 加普通 防腐剂 和高效防腐 剂 ( 防腐剂按取代矿物掺合料 内掺 )，以及不同胶凝材料用量 ( 4 3 5 k g m 、4 5 0 k g m 和 4 6 5 k g m ) 对混凝土性能的影响。同时，为了研究防腐剂 对桩基混凝土抗硫酸盐性能的提升机理 ，对经过K S I 2 0 试 验后的混凝土试样进行微观形貌观测和能谱测试分析。 2 1 抗压强度 图1 是防腐剂对桩基耐腐蚀混凝土抗压强度 的影响 ，在 相同胶凝材料用量和水胶比条件下 ，使用防腐剂后混凝土 抗压强度提高，并且使用高效防腐剂的混凝土抗压强度高 于使用普通防腐剂的混凝土 ，其2 8 d 抗压强度与基准组相 比可提高7 6 O M P a 。这是 由于防腐剂的加入能够优化胶凝 体系中的颗粒级配，使混凝土密实度进一步提高 ，促进抗 2 0 1 与 1 n R ， i 1 f | ； n 口f n t t ， + ； n t l - 圈