高盐碱地区混凝土抗介质侵蚀性能研究

2019-11-29刘海顺程亚军罗志明赵琦

商品混凝土 2019年10期

刘海顺，程亚军，罗志明，赵琦

（新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院，新疆乌鲁木齐 830013）

0 引言

针对高盐碱地区，主要以 SO42-、Cl-及 Mg2+等离子含量而言，其中，SO42-、Cl-对混凝土的介质侵蚀破坏最为显著，本文以乌鲁木齐市 6 个地区近 20 个工程标段所勘察收集到的地下水、土体中 SO42-、Cl-及 Mg2+含量为背景，根据其含量占比情况，选取了含量较高的SO4

2-、Cl-两种盐类开展本研究。

1 试验设计

1.1 侵蚀破坏机理

硫酸盐侵蚀破坏混凝土机理：（1）化学侵蚀，主要以水泥水化产物生成石膏、钙矾石等化学产物，导致混凝土内部体积膨胀开裂破坏；（2）物理侵蚀，结晶压力理论，主要包括结晶水压力理论和盐结晶压力理论，其理论基础在于混凝土孔隙分布和外界环境温湿度双重作用下对混凝土内部结构产生的压力破坏。

氯盐对混凝土结构的破坏机理：（1）优先吸附与局部酸化，破坏钝化膜；（2）电化学腐蚀与催化作用。最终导致钢筋锈蚀，膨胀开裂，破坏混凝土结构。

1.2 试验方案

本试验以乌鲁木齐市地下水、地下土中硫酸盐含量、氯盐含量为背景，各选择了三种不同浓度的硫酸盐溶液和氯盐溶液，进行选择性耦合，并以自来水为空白参考，共计 10 种溶液。以 20℃ 和 50℃ 下不同龄期的浸泡进行对比研究，以不同龄期下的抗压强度，质量变化率、电通量等指标进行试验研究。

1.3 试验

1.3.1 原材料选择及性能

本试验选用了水泥、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉作为胶凝材料，以中砂作为骨料，掺加聚羧酸高性能减水剂（PCA），掺入混凝土抗侵蚀剂（CAEA）进行对比试验，主要技术指标见表 2～6。

表 2 青松 P·O42.5R 水泥性能指标

表 3 粉煤灰性能指标 %

表 4 粒化高炉矿渣粉性能指标

表 1 浸泡溶液、温度及龄期设定

表 5 聚羧酸高性能减水剂（PCA）性能指标

表 6 混凝土抗侵蚀剂（CAEA）性能指标

混凝土抗侵蚀剂系一种高性能混凝土液态耐腐蚀外加剂（CAEA），掺入混凝土中可对侵入混凝土中的有害离子进行吸附与络合，抑制膨胀性腐蚀产物的生成，从而有效提升混凝土的抗硫酸盐、盐类腐蚀破坏的性能。

1.3.2 试验用配合比设计

本试验以混凝土配合比设计为基础，采用 3 个不同的水胶比，适当的砂率进行设计，以水泥胶砂为研究对象，依据胶砂流动度为 220mm 为控制指标，控制外加剂的用量，对比掺入混凝土抗侵蚀剂（CAEA）进行试验研究。试验用配合比见表 7。

2 试验结果及分析

2.1 不同龄期下的胶砂抗压强度

20℃ 环境中，各浸泡介质、各龄期胶砂抗压强度结果见表 8 和图 1。50℃ 环境中，各浸泡介质、各龄期胶砂抗压强度结果见表 9 和图 2。

从表 8、9 和图 1、2 可见，3 种水胶比、不同龄期、在 20℃ 的环境条件下，随着硫酸盐浓度的升高，胶砂试件的抗压强度呈现先增加后降低的发展趋势，且浸泡随着龄期的增加，呈现的规律越明显；而随着氯盐溶液浓度的增加，胶砂试件的抗压强度变化不明显，随着浸泡龄期的增加，呈现增长的趋势发展；两种介质的混合溶液中则呈现出各自溶液在该浓度下的叠加效应。同样的，在 50℃ 环境条件下，表现出与 20℃ 下类似的发展规律，且变化程度更明显，但氯盐介质长龄期浸泡下，表现出随着浓度的增大，胶砂试件的抗压强度降低的发展趋势。

同时，与掺入混凝土抗侵蚀剂（CAEA）对比分析。可知，随着抗硫酸盐侵蚀外加剂（CAEA）的掺入，其胶砂抗压强度受浸泡介质的影响减弱，但随着介质浸泡龄期的增加，这种减弱趋势降低。

2.3.2 不同龄期下的胶砂质量变化率

不同温度、各浸泡介质下各龄期胶砂质量变化率检测结果见表 10。

由表 10 可知，总体上，随着溶液浓度的增加，胶砂质量变化率增加，但此规律随着环境温度的升高，随着介质浸泡龄期的增加并不明显，相关性较差，分析总结应由水化产物析出、内部结构孔隙分布，孔隙占比，以及介质进入孔隙内部进行化合，物理结晶等共同作用的结果。

2.3.3 不同侵蚀介质下胶砂 28d 电通量

20℃ 各浸泡介质下胶砂 28d 电通量检测结果见表11。

由表 11 可见，不论是自来水中，还是硫酸盐侵蚀介质中，随着抗硫酸盐侵蚀外加剂（CAEA）的掺入，电通量都有所程度的降低。分析得出，其在一定程度上优化了胶砂内部孔隙结构，降低了定向电流作用下离子的迁移效率。