应力作用下硫酸根离子在混凝土中的传输规律

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发布时间：2021-10-27

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要：对强度等级为 C40的混凝土试件施加 3种弯拉应力后，浸泡于浓度为 50000mg／L的硫酸钠溶液中，当侵蚀龄期达到 90、180、360、540d时，采用钻芯、分层切片、研磨方式提取水泥石粉末样本进行化学分析，测定不同深度处混凝土的硫酸根离子含量。结果表明：混凝土中硫酸根离子含量均随深度的增加而减小，受侵蚀范围内同一深度处混凝土的硫酸根离子含量随龄期的增长而增加；压应力对硫酸根离子由外部侵蚀溶液向混凝土内的传输具有一定的却制作用，拉应力则对其传输具有加速效果且传输速率随拉应力的增大而提高。关键词：混凝土；硫酸盐侵蚀；浸泡；拉应力；压应力中图分类号：TV43l 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．08．043 硫酸盐对混凝土的侵蚀是一个复杂的物理化学过程，可以导致混凝土膨胀、裂缝、甚至溃散，危害性很大，是影响混凝土耐久性的一个重要原因。根据相关调查。，我国西北地区的环境水中常含有大量的硫酸盐，导致很多水工建筑物发生硫酸盐侵蚀，如刘家峡、八盘峡水电站等都出现了不同程度的硫酸盐侵蚀；由于海水中也含有一定量的硫酸根离子，因此沿海地区的一些跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海港、近海工程等也不同程度地遭受了硫酸盐的侵蚀破坏。为此，我国制订了相应设计与施工指南，对混凝土抗硫酸盐侵蚀起到了指导作用。但是，在实际工程中，对于混凝土负荷状态下耐硫酸盐侵蚀性能的研究非常匮乏” ，因此笔者对应力和长期浸泡共同作用下的混凝土中硫酸根离子传输方式进行了试验研究。 1 试验概况试验水泥采用 42．5R普通硅酸盐水泥，其化学组成中 SiO2、CaO、A1203、Fe2O3、SO3、MgO、f—CaO、Na20、K2O含量分别为 31．43％、41．28％、12．43％、3．34％、3．22％、4．25％、 0．76％、0．43％、0．80％，烧失量、碱含量分别为 1．32％、 0．97％。骨料采用细度模数为 2．71的天然河砂和最大粒径为 2Omm 的连续级配碎石。混凝土设计强度等级为 C40，配合比为水：水泥：砂：碎石 =201：457：591：1201，水灰比为 0．44，砂率为 33％，拌和水为自来水。实测标准养护 28d的混凝土立方体抗压强度为 55．8MPa。试验采用 100mm×100mm×400mm标准棱柱体试件，浇筑成型后标准养护 28d。根据实测试件的抗折极限荷载 P 计算出不同应力等级的荷载。施加的荷载水平 PIP 分别取 0．2、 0．4、0．6(用 20％、40％、60％弯拉强度来表示 )，模拟混凝土在弹性阶段、比例极限阶段和裂缝稳定扩展阶段的耐硫酸盐侵蚀情况。3个试块制成一个应力架，采用三分点加载，通过弹簧的变形对混凝土试件施加荷载。将试件和应力架一起放人硫酸钠溶液中长期浸泡进行侵蚀试验。硫酸钠溶液浓度为50000 mg／L，对应于混凝土所处硫酸盐环境非常严重作用等级 j。浸泡过程中为保持溶液浓度不变，用塑料薄膜对溶液进行密封以防止挥发，并且定期更换溶液，侵蚀在室内进行，温度保持在 20℃左右，相对湿度保持在 70％左右。为准确反映硫酸根的一维侵蚀规律，减少多向侵蚀的干扰，采用双面 (试件的受拉面和受压面 )侵蚀，其余 4个面(包括成型面)用石蜡密封。测试龄期为浸泡 90、180、360、540d。用钻机钻取芯样，用切片机依次从拉压面切取厚度为 1．5、2．0、5 mm的样本，第 3层以后样本厚度均为 5mm，依次对应测试侵蚀深度为 0．75、2．5、6、11、16、21、26、31Irlm 的混凝土硫酸根离子含量。采用改进的水泥化学分析方法进行混凝土硫酸根离子含量测定 …。 2 试验结果及分析由于水泥中含有一定量的石膏和 SO ，使得混凝土在遭受外部硫酸盐侵蚀之前，其内部已含有一定量的硫酸根，经测量，内部初始硫酸根含量为 0．78％ (硫酸根含量以 s0 计 )。因此，当某层测试的硫酸根含量超过 0．78％时，判定该层受到了外部硫酸盐侵蚀。 2．1 拉应力区传输规律拉应力区混凝土中硫酸根离子含量试验结果见图 l。可以看出，各侵蚀龄期下，混凝土中硫酸根离子含量均随深度的增加而减小，表明侵蚀过程是由表及里渐次产生的。

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