早齡期玄武巖纖維自密實混凝土的堿腐蝕性能

魏潔，畢巧巍,張云國

(1.大連交通大學 土木與安全工程學院,遼寧 大連 116028; 2.邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054000)*

早齡期玄武巖纖維自密實混凝土的堿腐蝕性能

魏潔1,2，畢巧巍1,張云國1

(1.大連交通大學 土木與安全工程學院,遼寧 大連 116028; 2.邢臺路橋建設總公司，河北 邢臺 054000)*

為研究早齡期玄武巖纖維自密實混凝土的耐堿腐蝕性能，對養(yǎng)護齡期分別為3 d和14 d的纖維混凝土試件進行了不同程度的腐蝕并測定了其抗壓強度和腐蝕系數(shù)K，結果表明：堿溶液對早齡期自密實混凝土的強度起到了抑制作用，而摻入一定量的玄武巖纖維能改善早齡期自密實混凝土的耐堿性能.

自密實混凝土；早齡期；玄武巖纖維；堿腐蝕

0 引言

目前國內(nèi)外關于自密實混凝土耐久性的研究主要集中在抗?jié)B[1]，抗凍融、抗收縮，抗氯離子滲透等性能方面，而關于耐堿腐蝕性能方面的報道比較少，人們普遍認為堿性環(huán)境方面是無害的，但是根據(jù)已有文獻的研究表明[2- 3]，堿溶液對自密實混凝土其實是有害的.此外國內(nèi)外對自密實混凝土一系列性能的研究大部分都是針對28 d及其后進行的，很少研究自密實混凝土28 d前及更早齡期的性能.浙江大學土木系金玉賢教授通過研究發(fā)現(xiàn)，用7 d來定義混凝土早齡期比較合適，她的建議也得到了學者們的認可.本文主要從力學性能方面研究養(yǎng)護3 d和14 d的自密實混凝土的耐堿性，從而為后續(xù)研究自密實混凝土在堿性環(huán)境中的應用提供了一定的依據(jù).

1 試驗概況

1.1 試驗材料和配合比

水泥為大連小野田水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥；砂子采用的是大連河砂，細度模數(shù)為2.63；粗骨料采用連續(xù)級配的石灰?guī)r碎石，粒徑為5～20 mm；粉煤灰為大連華能電廠生產(chǎn)的一級粉煤灰，細度為7.6%；減水劑為大連西卡建筑材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑；玄武巖纖維為浙江石金玄武巖纖維有限公司生產(chǎn)的短切玄武巖纖維，密度為2.65 g/cm3，長度為20 mm.

本文根據(jù)《自密實混凝土應用技術規(guī)程》CECS 203:2006相關的規(guī)定[4]，得到初期設計配合比，然后經(jīng)過實驗試配和調(diào)整，配制出了滿足自密實混凝土工作性和強度要求的C40自密實混凝土.通過調(diào)節(jié)減水劑比例，使兩組玄武巖纖維自密實混凝土的工作性也滿足設計要求.具體配合比見表1.

表1 混凝土配合比

1.2 腐蝕溶液的配制

根據(jù)重量法將1 kg無水氫氧化鈉固體顆粒加入到9 kg水中，配制成10%的NaOH溶液.同樣的方法配制濃度為20%的NaOH溶液.

1.3 試驗設計

采取單臥軸混凝土攪拌機攪拌，采用邊長為100 mm的立方體試模.各實驗組試件分別養(yǎng)護3 d和14 d后，將其放置在清水及兩種不同濃度NaOH溶液中，腐蝕天數(shù)為14、28、56 d.測其腐蝕后的抗壓強度，并計算抗壓腐蝕系數(shù)(受腐蝕試件的抗壓強度與本組清水中養(yǎng)護試件抗壓強度的比值).

2 試驗結果與分析

經(jīng)過不同時間的浸泡腐蝕，試驗測得各實驗組試件在不同濃度腐蝕溶液中的抗壓強度值與抗壓強度腐蝕系數(shù).見表2和表3.

表2 養(yǎng)護3 d后腐蝕試件抗壓強度和腐蝕系數(shù)

表3 養(yǎng)護14 d后腐蝕試件抗壓強度和腐蝕系數(shù)

2.1 堿溶液對早齡期自密實混凝土強度的影響

從表2和表3中都可以看出：相同腐蝕齡期下，S組試件在清水中的抗壓強度比堿溶液中的抗壓強度高，且隨著溶液濃度的升高，其抗壓強度呈降低的趨勢.表明了堿溶液抑制了早齡期自密實混凝土強度的發(fā)展.這是由于早齡期混凝土水化程度不深，內(nèi)部孔隙率較大，堿溶液進入到混凝土內(nèi)部，與其同時發(fā)生了物理腐蝕和化學腐蝕[5].

從圖1可以看出：不同養(yǎng)護齡期下，S組試件隨著腐蝕齡期的延長，腐蝕系數(shù)在逐漸降低.表明自密實混凝土受腐蝕程度隨著時間的延長而在不斷的加深.

(a) 養(yǎng)護3 d后

(b) 養(yǎng)護14 d后

2.2 養(yǎng)護齡期對自密實混凝土耐堿性能的影響

圖2為20%NaOH溶液下S組腐蝕系數(shù)與腐蝕齡期的關系圖，結合表中數(shù)據(jù)可以看出：在相同濃度的堿溶液中，養(yǎng)護齡期為14 d的自密實混凝土的腐蝕系數(shù)普遍大于養(yǎng)護齡期為3 d的.這表明養(yǎng)護齡期越長，自密實混凝土受腐蝕程度越低.這是由于養(yǎng)護齡期增大，混凝土水化程度加深，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物逐漸增多，從而減小了毛細孔含量，降低了堿溶液的進入[6- 7].

圖2 S組腐蝕系數(shù)與腐蝕齡期的關系圖

2.3 玄武巖纖維對早齡期自密實混凝土耐堿腐蝕的影響

結合表2、3數(shù)據(jù)和圖3可知：不同養(yǎng)護齡期下，摻入玄武巖纖維的自密實混凝土的腐蝕系數(shù)都普遍高于未摻的，且體積摻量為0.12%的BF2組耐堿性更強.這表明玄武巖纖維在一定程度上提高了自密實混凝土的耐堿腐蝕能力.這是由于摻入纖維后，纖維的亂向分布劃分了混凝土內(nèi)部較大的孔隙，這些孔隙細小而封閉，很大程度上降低了外部堿溶液的浸入[8- 9].

(a) 養(yǎng)護3 d后

(b) 養(yǎng)護14 d后

3 結論

(1)堿溶液對早齡期自密實混凝土產(chǎn)生了一定的腐蝕性，抑制了其強度的發(fā)展.且隨著溶液濃度的升高，早齡期自密實混凝土的抗壓強度呈降低的趨勢.這是由于早齡期自密實混凝土水化程度低，密實程度差，堿溶液進入到混凝土內(nèi)部，同時發(fā)生了物理腐蝕和化學腐蝕，生成了十水碳酸鈉晶體和可溶性物質(zhì)，從而導致了抗壓程度的下降；

(2)同一質(zhì)量分數(shù)的堿溶液中，養(yǎng)護齡期越長，自密實混凝土的所受的腐蝕程度越低.這是由于養(yǎng)護齡期增長，水化程度加深，混凝土內(nèi)部越密實；

(3)摻入一定量玄武巖纖維可以有效改善早齡期自密實混凝土的耐堿腐蝕能力.這是由于纖維的摻入可以有效細化混凝土內(nèi)部孔隙結構，從而提高其耐堿性能.

[1]樊俊，鄒杰明，萬夏昊，等.自密實混凝土耐久性研究現(xiàn)狀與探討[J].建筑科技，2014(9)：136- 137.

[2]張猛,畢巧巍.混摻纖維高強自密實混凝土的力學及堿腐蝕性能研究[D].大連：大連交通大學，2015.

[3]黃凱健，鄧敏.玄武巖纖維耐堿性及對混凝土力學性能的影響[J].復合材料學報，2010,21(1)：150- 154.

[4]中國建筑標準設計研究院.CECS203:2006 自密實混凝土應用技術規(guī)程[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[5]張猛,畢巧巍,楊帆.短齡期纖維高強混凝土堿腐蝕研究[J].低溫建筑技術,2015(8)：15- 17.

[6]劉子心.玄武巖纖維增強混凝土抗凍融性能試驗研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學，2014.

[7]林辰.早齡期混凝土斷裂性能和微觀結構的試驗研究[D].浙江：浙江大學，2005.

[8]駱冰冰，畢巧巍.混雜纖維自密實混凝土孔結構對抗壓強度影響的試驗研究 [J].硅酸鹽通報,2012(3)：626- 630.

[9]畢巧巍，王青湘.玄武巖纖維混凝土的微結構及BFRP筋纖維混凝土梁斜截面承載力試驗研究[D].大連：大連理工大學，2012.

Study of Alkali Corrosion Resistance of Basalt Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete in Early Age

WEI Jie1,2,BI Qiaowei1,ZHANG Yunguo1

(1.School of Civil and Safety Engineering,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China; 2.Xingtai Road and Brideg Construction Corporation,Xingtai 054000,China)

In order to study the alkali corrosion resistance of basalt fiber reinforced self-compacting concrete in early age,the fiber concrete specimens of curing age of 3 d and 14 d were corroded by different degree,and the compressive strength and corrosion coefficient were determined.The results show that the alkali solution inhibits the strength development of the self-compacting concrete in early age,and the incorporation of a certain amount of basalt fiber can improve alkali resistant performance of self-compacting concrete in early age.

self-compacting;early age;basalt fiber;alkali corrosion

1673- 9590(2017)05- 0098- 04

A

2016- 10- 08

魏潔(1992-),女，碩士研究生； 畢巧巍(1966-),女，副教授,博士，主要從事纖維混凝土的性能研究

E-mail:1306508536@qq.com.