高鈦重礦渣混凝土的抗氯離子滲透性試驗(yàn)研究

茍?jiān)捶?王 偉 李 坤 陳 博 趙鑫馨 趙 歡

(攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000)

1 概述

近年來(lái)，關(guān)于混凝土耐久性的問(wèn)題受到了國(guó)內(nèi)外工程材料領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并做了大量有關(guān)混凝土耐久性方面的試驗(yàn)研究。隨著我國(guó)科研技術(shù)人員等對(duì)混凝土耐久性相關(guān)的認(rèn)識(shí)及理解程度不斷加深，近年來(lái)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范中有很多內(nèi)容已經(jīng)明確提出了關(guān)于混凝土耐久性能的規(guī)定[1]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外已有的研究成果表明：部分混凝土結(jié)構(gòu)的破壞是氯離子侵入所導(dǎo)致的，當(dāng)氯離子侵入到混凝土鋼筋表面時(shí)，會(huì)引起鋼筋表面發(fā)生銹蝕作用；在濃度持續(xù)增大的情況下，鋼筋會(huì)進(jìn)一步嚴(yán)重銹蝕并降低與混凝土的粘結(jié)力，逐步引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞[2]。

高鈦重礦渣是攀鋼集團(tuán)在釩鈦磁鐵礦冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣，大量應(yīng)用在攀西地區(qū)的建筑工程當(dāng)中[3]。目前企業(yè)及高校對(duì)高鈦重礦渣混凝土的研究主要著重于工程結(jié)構(gòu)及力學(xué)性質(zhì)方面，對(duì)于其耐久性方面的研究很少。經(jīng)廣泛查閱文獻(xiàn)資料，目前對(duì)于高鈦重礦渣混凝土抗氯離子滲透性方面的研究還基本處于空白階段。

2 試驗(yàn)材料、試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1水泥

水泥使用的是攀枝花市瑞豐建材公司生產(chǎn)的P.O42.5 R級(jí)普通硅酸鹽水泥，其物理力學(xué)性能如表1所示。

表1 水泥物理力學(xué)性能

2.1.2粉煤灰

粉煤灰使用的是攀枝花市鋼城集團(tuán)綜合工業(yè)分公司生產(chǎn)粉煤灰，其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2。該粉煤灰為F類Ⅰ級(jí)。

表2 粉煤灰技術(shù)指標(biāo)

2.1.3高鈦重礦渣碎石

用于RCM實(shí)驗(yàn)法的混凝土對(duì)集料顆粒的形狀、表觀情況、吸水率與顆粒級(jí)配有一定的要求，本次試驗(yàn)所用的粗骨料為攀枝花環(huán)業(yè)公司生產(chǎn)的高鈦重礦渣碎石，其形狀、表觀情況、吸水率和顆粒級(jí)配較好，經(jīng)過(guò)初步試驗(yàn)研究，滿足規(guī)范對(duì)骨料最大粒徑不大于25 mm等要求的規(guī)定。

2.1.4高鈦重礦渣砂

本次試驗(yàn)所用的粗骨料為攀枝花環(huán)業(yè)公司生產(chǎn)的高鈦重礦渣砂。

2.1.5其他材料

水為攀枝花市政飲用水；分析純氫氧化鈉，配置成0.3 M 氫氧化鈉溶液；分析純氯化鈉，配制成10%氯化鈉溶液；分析純氫氧化鈣，配制成飽和溶液；分析純硝酸銀，配制成0.1 mol/L的硝酸銀溶液。

2.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[4]，采用快速氯離子遷移系數(shù)法即RCM法進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》[5]對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評(píng)定。

3 試驗(yàn)研究3.1 試塊制作及養(yǎng)護(hù)

本課題選擇攀西地區(qū)常用的C30高鈦重礦渣混凝土作為研究對(duì)象，其配合比如表3所示。

表3 混凝土配合比設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)制作三個(gè)150 mm×150 mm×150 mm立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊，三個(gè)100 mm×50 mm圓柱體標(biāo)準(zhǔn)試塊，并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如圖1,圖2所示。

3.2 試驗(yàn)

3.2.1力學(xué)性能試驗(yàn)

力學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)定了28 d立方體抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)所用儀器為YE-209A型液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)，最大量程2 000 kN?？箟涸囼?yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值

3.2.2真空飽水

真空飽水采用的是全自動(dòng)電腦飽水系統(tǒng)。具體操作如下：開啟飽水儀，在5 min內(nèi)將飽水儀中的氣壓減少至1 kPa～5 kPa，此后繼續(xù)保持此真空度3 h；到3 h后，保持飽水儀的工作狀態(tài)，將飽和氫氧化鈣溶液注入飽水儀，保證所有試件完全浸沒(méi)。在試件浸沒(méi)1 h后停止抽真空，在常壓下將試件繼續(xù)浸泡(18+2) h，如圖3所示。

3.2.3RCM試驗(yàn)

本試驗(yàn)采用《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》所規(guī)定的快速氯離子遷移系數(shù)法(RCM法)進(jìn)行試驗(yàn)。所采用的儀器為北京耐恒檢測(cè)設(shè)備科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的NJW-RCM-6A型混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀。

1)安裝試件。在陰極電解液池中注入大約 12 L 10%的氯化鈉溶液，將試件裝在有機(jī)硅橡膠套上，并用喉箍將其穩(wěn)固、密封。然后放在陰極電解液池中的塑料支撐上，用大約300 mL的0.3 M氫氧化鈉填充在試件上面的橡膠套，將陽(yáng)極浸在氫氧化鈉溶液中，如圖4所示。

2)安裝好試件后進(jìn)行設(shè)備連線，將陽(yáng)極與陽(yáng)極對(duì)應(yīng)，陰極與陰極相對(duì)應(yīng),如圖5所示。

3)電遷移試驗(yàn)。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)后，將電壓設(shè)置在(30+0.2)V，同時(shí)記錄下各個(gè)試件所通過(guò)的初始電流。根據(jù)此初始電流通過(guò)查詢規(guī)范來(lái)設(shè)置實(shí)際的試驗(yàn)電壓，調(diào)整電壓后會(huì)產(chǎn)生新的初始電流，采用該初始電流對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。本試驗(yàn)初始電流為190 mA，故采用10 V為調(diào)整后電壓。在10 V電壓下，新的初始電流為98 mA，故最后試驗(yàn)時(shí)間為24 h。按程序設(shè)定條件進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中項(xiàng)目組成員隨時(shí)關(guān)注試驗(yàn)情況，確保試驗(yàn)安全順利有效的進(jìn)行。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

本試驗(yàn)所采用的混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)測(cè)定儀可自動(dòng)計(jì)算生成氯離子遷移系數(shù)值，不必進(jìn)行計(jì)算，因此直接采用電腦試驗(yàn)程序自動(dòng)計(jì)算的氯離子遷移系數(shù)結(jié)果作為試驗(yàn)結(jié)果，如表5所示。

表5 RCM法試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》判定等級(jí)為RCM-Ⅲ,見(jiàn)表6。

表6 混凝土抗氯離子滲透性能的等級(jí)劃分

根據(jù)《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》判定C30高鈦重礦渣混凝土耐久性水平，其判定結(jié)果為較好,見(jiàn)表7。

表7 等級(jí)代號(hào)與混凝土耐久性水平推薦意見(jiàn)

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)C30高鈦重礦渣混凝土進(jìn)行RCM試驗(yàn)得出DRCM值為3.3×10-12m2/s，根據(jù)《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》及《混凝土耐久性檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》判定結(jié)果為RCM-Ⅲ，根據(jù)混凝土耐久性水平推薦意見(jiàn)判定結(jié)果為較好。