抗硫酸盐耐久性混凝土的性能研究与工程应用探讨.docx
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1、抗硫酸盐耐久性混凝土的性能研究与工程应用探讨摘要:以市新区快速通道项目为工程背景,结合当地混凝土原材料的性能和工程地处水文地质特点,对比试验与分析了普通硅酸盐水泥配制混凝土和抗硫酸盐水泥配制的耐久性混凝土性能,特别是两者的抗硫酸盐耐久性参数进行试验详细的比较分析,由抗硫酸盐水泥配制的混凝土具有更好的抗硫酸循环能力,具有更好的强度保持性和耐久性,并成功应用于本重点工程中,可实现工程涉及的几座大桥的使用寿命满足100年设计使用年限。前言市新区快速通道(G245至G213连接线)工程项目,该公路西起市区的镇,经过新区镇,东止县的镇,全线长48.65公里。公路设计使用年限为100年,经勘探检测,工程中
2、的南大桥、河大桥、上跨铁路大桥和大道跨线桥桥位所处区域,地下水中SO2含量最高达到2154mg1.o在这样的环境条件,进行大桥的混凝土桩基、埋于土壤里的混凝土墩柱的建设与施工,若是采用常规性能的混凝土,则比较容易被侵蚀混凝土表面,进而会腐蚀至大桥的桩基、墩柱内部结构,影响其混凝土结构的整体使用寿命。因此,需要研究能够抗硫酸盐腐蚀的混凝土,来保证整个混凝土结构的耐久性,进而使工程涉及的几座大桥的使用寿命满足设计使用年限,达到真正的耐久、经济作用。1试验1.l混凝土受硫酸盐侵蚀的机理硫酸盐侵蚀主要是环境中的S02-通过混凝土中的毛细血管进入混凝土内部,并与混凝土硬化后产物中的Ca(OH)2发生化学
3、反应,生成硫酸钙(CaSO4),硫酸钙进而再与水泥水化产物铝酸钙(CaOA1.2O312H2O)反应生成水化硫铝酸钙(钙矶石)引起体积膨胀,膨胀产生的拉应力超过混凝土的极限拉应力就会造成混凝土的开裂破坏;再者,由于整个混凝土体系内的碱度被降低到一定程度,进而会导致混凝土包裹着的钢筋失去钝化而锈蚀破坏。根据硫酸盐来源的不同可分为外部和内部硫酸盐侵蚀。1.2混凝土的原材料(1)水泥:特种水泥股份有限公司生产的PQ42.5R普通硅酸盐水泥和PMS42.5中抗硫酸盐水泥。(2)粉煤灰:生产的11级灰,细度12%,需水量比105%,三氧化硫含量1.75%。(3)粗集料:卵石压碎的5-1Omm和10-25
4、mm碎石双掺,两者掺和配比为例,碎石吸水率0.6%,坚固性1%,含泥量0.3%,表观密度2790kgm30(4)细集料:地区卵石压碎的机制砂和天然细砂,两者掺和配比为加,机制砂细度模数3.1,石粉含量5.6;细砂细度模数14含泥量2.8。(5)外加剂:生产的HZQl型聚竣酸高性能减水剂,减水率27%。(6)水:拌合水采用自来水。1.3 试验方法根据大桥的不同部位、环境条件和混凝土原材料的性能特点,依据JGJ552011普通混凝土配合比设计规程、JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范、GB/T50476-2008混凝土结构耐久性设计规范等标准规范分别设计出工程所需要的桩基(水下C35)、
5、桥台(C35)和墩柱(C40)的混凝土配合比,具体见表1.1。表1.1凝土的设计配合比WkainmtHui91OomiiIO*25auu?0162TjOIITO2MEC393SI701626141?1m202EC4601%420204S04上述混凝土配合比进行试配,按照普通混凝土拌合物性能试验方法标准(GB/50080)、普通混凝土力学性能试验方法标准(GB60081)和普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(GB方0082)标准方法,进行混凝土的性能试验和对比分析。2试验结果与分析2.1混凝土的抗硫酸盐侵蚀试验分别采用P.042.5R普通硅酸盐水泥和PMS42.5中抗硫酸盐水泥配制混凝土,
6、并制成100mm*10Omm*10Omm立方体试块,编号Al(水下C35)、Bl(C35)、Cl(C40)为普通硅酸盐水泥(P.042.5R)配制,A2(水下C35)、B2(C35)、C2(C40)为中抗硫酸盐水泥(PMS42.5)配制。试验采用硫酸钠溶液干湿交替循环的试验方法。具体的操作过程:第一步,将标准养护箱中养护26d龄期的试件取出并擦干其表面的水分,将其放入温度为80C5C的烘箱中放置48h,然后取出冷却至室温;第二步,将试样放入5%的Na2SO4中,使液面至少高于试样上面20mm,相邻试件之间应保持20mm的间距,试件与试件盒侧壁的间距也不应小于20mm,浸泡时间为15h0.5h;
7、第三步,将试件风干放置烘箱维持在(80C5C)从开始烘到冷却至(2530)时间应控制9h0.5h,每个干湿交替循环时间应控制在24h2h内。分别测15、30、60、90、120、150、180次循环后的试块的抗压强度变化,计算其变化率。每间隔15个循环进行一次Na2SO4溶液的PH值检测,使溶液的PH值保持在6-8的范围之间,溶液温度控制在(2530)C。2.2 不同混凝土配合比的抗硫酸盐性能对比分析通过上一节的不同部位不同强度等级的混凝土配合比,进行了混凝土的强度试验、抗硫酸盐侵蚀的试验,试验结果如图2.1所示。图2.1不同水泥试件在Na2SO4溶液中强度损失与干湿循环次数的关系曲线1、上图
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