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矿粉混凝土在海洋环境下的研究

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1试验方法

成型100mm×100mm×100mm的混凝土试件,养护24h拆模,标准养护28d。用环氧树脂将除两个相对面的其余四个面密封,待环氧树脂在混凝土试块表面完全干透后,将试块运至海洋暴露区青岛海洋腐蚀研究所试验区。然后分别放置于大气区、潮汐区、泥沙区1个月和4个月。试块到达腐蚀龄期后,取回实验室烘干后用混凝土打磨机将试件逐层磨粉取样。收集粉末,并筛选。称取2g混凝土粉末置于瓶中,量取50mL蒸馏水倒入瓶中,盖紧瓶盖,置于震荡机上震荡2h后,采用硝酸银滴定法测定溶液中自由氯离子浓度。

2结果与讨论

2.1海洋腐蚀区域对混凝土氯离子扩散的影响将4个配合比的混凝土试块在大气区、潮汐区和泥沙区腐蚀1个月后,测其氯离子含量,结果见图1。由图1可知,在大气区、潮汐区和泥沙区腐蚀1个月,混凝土中氯离子浓度随深度增加而降低,其中0~5mm区域降幅较大,然后保持稳定。就混凝土表层氯离子浓度而言,大气区环境<潮汐区≈泥沙区。大气区环境中,除L50混凝土中有少量氯离子渗入,其他混凝土未受到氯离子侵蚀。泥沙区和潮汐区环境中混凝土中氯离子渗透深度约为5mm。其原因在于:海洋大气中的氯离子含量很低,潮汐区和泥沙区的混凝土主要受到干湿交替作用,氯离子来源充足,导致混凝土中的氯离子含量比大气区高。

2.2矿粉对混凝土抗氯离子侵蚀的影响不同矿粉掺量的混凝土试件置于海洋潮汐区、泥沙区1个月,混凝土试块中自由氯离子浓度见图2。由图2所示,掺加不同掺量矿粉的混凝土放置于海洋潮汐区和泥沙区1个月,掺加矿粉的混凝土氯离子浓度在1~6mm区域下降较明显,6mm后氯离子浓度基本保持稳定。未掺加矿粉的普通混凝土在1~15mm区域氯离子浓度下降较平缓,15mm后氯离子浓度保持稳定,即未掺加矿粉的L50混凝土中氯离子渗透深度在15mm左右,而掺加矿粉的其他类型混凝土渗透深度仅为6mm。比较矿粉掺量对混凝土抗氯离子渗透的影响,显然,当矿粉取代量为30%时,混凝土中氯离子浓度最低,也即矿粉掺量为30%时最优。

2.3腐蚀龄期对于氯离子扩散的影响将4个配合比混凝土在大气区的试块腐蚀1个月和4个月(用1m和4m表示)测其氯离子含量,结果见图3。如图3所示,随着腐蚀时间的增长,氯离子的渗透深度逐步加深;混凝土同一深度的氯离子浓度随着腐蚀时间的增长而相应增加。此外,表层混凝土氯离子浓度随时间快速增加,深层混凝土中氯离子浓度增加速度逐渐降低。

3结论

(1)在大气区、潮汐区、泥沙区腐蚀,混凝土中氯离子含量由高到底依次为:潮汐区≈泥沙区>大气区。(2)腐蚀区域相同,掺加矿粉的混凝土稳定段的氯离子浓度都要小于未掺加矿粉的普通混凝土,且混凝土中矿粉最佳掺和量为30%。(3)随着腐蚀龄期增加,混凝土中氯离子的渗透深度与渗透量逐步增加;随着深度的增加,腐蚀龄期对氯离子传输的影响逐渐变小。

作者:刘伟龙金祖权常洪雷张慧单位:青岛理工大学土木工程学院

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