再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕的試驗研究

再生混凝土抗硫酸鹽侵蝕的試驗研究

2017-06-05 文/朱效榮 中國砼易購訊（4008981058）

提供產品：聚羧酸減水劑 提供技術：水泥、混凝土、外加劑

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丁軍，王春芳，錢亞尖

（鎮江城科新型建材有限公司，江蘇鎮江212004）

摘要：再生混凝土實現混凝土廢棄后的循環再利用，能夠從長遠解決混凝土廢棄物的處理問題。再生混凝土符合可持續發展戰略，是發展綠色生態混凝土的重要舉措之一。因此，研究腐蝕環境下再生混凝土結構的耐久性問題具有重要的工程與現實意義。

本期責編：竹世科

本文主要研究硫酸鈉-乾濕交替環境條件下再生混凝土的耐久性，為將來工程的應用及工程可靠性評估提供有益的參考。

關鍵詞：再生混凝土；硫酸鹽環境；耐腐蝕

StudyonSulfateCorrosion ResistanceofRecycledConcrete

DING Jun, WANG Chunfang, QIAN Yajian

(Zhenjiang Chengke New Building Materials CO., LTD Jiangsu Zhenjiang 212004)

Abstract：The

recycled aggregate concretetechnique can implement the circulation use of waste concrete resources, itcan solve theproblem of handling construction waste long-term. Recycled aggregate concrete (RAC)is accord with the sustainable development strategy, itis the one of important methods to develop the green ecological concrete. So, the study on durability of RAC structure has a vital realisticand engineering significance for us.This paper mainly studies the durability of recycled concrete in sulfate cycles corrosive environment,theconclusion can provide some effective references for the application andreliability assessment of RAC structure.

Key Words：recycled aggregate concrete;sulfate environment;corrosionresistance

0 前言

再生混凝土是由水泥漿、再生粗細骨料（或天然細骨料）以及摻合料組成的複合材料[1]。再生混凝土是將廢棄后的混凝土進行有效的資源化利用，進而實現了建築材料的可持續發展並減輕了環境的污染，在道路工程、民用住宅、工業建築等土木建築中擁有著較為廣泛的推廣和應用價值。試驗研究表明[2-4]在乾濕交替條件下，從外部經滲透而進入混凝土構件內部的硫酸鹽對混凝土具有較強的腐燭與劣化作用，是混凝土材料性能劣化的一個主要腐燭因素。由於再生混凝土材料組成的複雜性，再加上外部的腐蝕環境，組成再生混凝土結構材料性能的退化以及其結構抵抗能力的減弱等問題是影響再生混凝土耐久性的主要原因[5]。因此，在腐蝕環境中研究再生混凝土結構的耐久性有重要的意義。

1 實驗

1.1原材料

再生粗骨料：取建築垃圾堆放場中廢舊混凝土，經人工破碎、清洗，再用標準篩子篩選出粒徑為5-20mm的骨料最為再生粗骨料，參照國標JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法》對再生粗骨料進行相關檢驗，試驗結果如表1.1所示；天然碎石：取自某商品混凝土攪拌站，粒徑為5-20mm，各物理指標如表1.1所示；砂：普通的河砂（中砂），其中細度模數為2.9，堆積密度為1400 kg/m3，表觀密度為2500kg/m3，吸水率為1%，振實密度為1540 kg/m3；水泥：強度等級為P42.5普通硅酸鹽水泥，各指標如表1.2所示；水：日常所用的自來水。

1.2 試驗方法

按照JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》[6]國標製備混凝土，如表1.3所示為再生混凝土的配合比。A組試驗編號為再生骨料摻量r=100%的再生混凝土；B組試驗編號為再生骨料摻量r=50%的再生混凝土；C組試驗編號為再生骨料摻量r=30%的再生混凝土；D組試驗編號為再生骨料摻量r=0%的普通混凝土（為對照試驗組）。

表1.1骨料物理性能指標

表1.2水泥的技術指標

表1.3為再生混凝土的配合比

本試驗採用硫酸鈉溶液-乾濕交替循環的試驗方法[7]。具體的操作過程是第一步，將標準養護箱中養護26d齡期的試件取出並擦乾其表面的水分，將其放入溫度為80℃±5℃的烘箱中放置48h，然後取出冷卻至室溫；第二步，將試樣放入濃度Sl為3%、5%、10%的硫酸鈉溶液中，使液面高於試樣20mm即可，浸泡時間為24h±0.5h；第三步，進行系列乾濕交替循環的操作，測不同循環次數的抗壓強度，計算其變化率。其中將再生混凝土製備成100mm×100mm×100mm的立方體試塊，每種編號配合比在相同的實驗條件下製備足夠數量的試樣；每間隔一定數量的硫酸鈉-乾濕循環需要進行一次Na2SO4溶液的PH值檢測，使溶液的PH值保持在6-8的範圍之間。

2結果與分析

2.1硫酸鈉溶液侵蝕下全再生混凝土力學性能研究

表2.1為編號A試樣（再生骨料摻量r=100%的再生混凝土試樣）在硫酸鈉侵蝕液濃度分別為3%、5%、10%中的試驗數據。

將表2.1中的試驗數據，繪製在不同硫酸鈉侵蝕液濃度中，隨乾濕交替循環次數增加試樣抗壓強度損失率的變化曲線圖，如圖2.1所示。

由圖2.1可看出，當以再生骨料摻加量為100%的再生混凝土在硫酸鈉侵蝕液濃度分別為3%、5%和10%中進行乾濕交替循環后，同硫酸鈉溶液侵蝕前的初始抗壓強度值相比，A種再生混凝土的抗壓強度基本上經歷了先線性增長，再緩慢下降，最後迅速下降並最終破壞的演變過程。

比較在不同濃度水平硫酸鈉溶液下進行硫酸鈉-乾濕循環后A種再生混凝土抗壓強度損失率隨硫酸鈉-乾濕交替循環次數的變化過程，可得知，當硫酸鈉-乾濕交替循環的循環次數超過40次之後，A再生混凝土的抗壓強度損失率隨硫酸鈉侵蝕溶液濃度水平的提高而增大。在經歷90次硫酸納-乾濕交替循環作用之後，在硫酸鈉侵蝕液濃度分別為3%、5%、10%中試樣抗壓強度損失率分別達到了7.79%、10.00%和12.82%。這表明硫酸鈉侵燭溶液的濃度水平對全再生混凝土的抗壓性能具有顯著的影響。

在硫酸鈉-乾濕循環環境中，A種再生混凝土試樣的演化過程是隨著乾濕交替循環作用次數的增加，而使其內部的微缺陷也隨之積累增多，進而導致混凝土內部的抗壓力微元逐漸失效的過程。在此過程中，再生混凝土基本的性能也伴隨著乾濕循環次數的增加而逐漸的進行退化，並且這種退化是不能再恢復的。

表2.1編號A試樣抗硫酸鈉侵蝕的試驗數據

註：試樣A編號為再生骨料摻加量為100%時製備的再生混凝土，抗壓強度的損失率=（試樣侵蝕前抗壓強度平均值—侵蝕后的抗壓強度平均值）/侵蝕前抗壓強度的平均值。

圖2.1 不同硫酸鈉濃度試樣抗壓強度損失率與乾濕循環次數的關係曲線

圖2.2 5%硫酸鈉濃度下試樣抗壓強度損失率與乾濕循環次數的關係曲線

表2.2編號A、B、C、D試樣抗硫酸鈉侵蝕的試驗數據

註：試樣A、B、C、D編號分別為再生骨料摻加量r為100%、50%、30%、0%時製備的再生混凝土，抗壓強度的損失率=（試樣侵蝕前抗壓強度平均值—侵蝕后的抗壓強度平均值）/侵蝕前抗壓強度的平均值。

2.2 不同再生骨料取代率對抗硫酸鈉溶液侵蝕研究

表2.2為硫酸鈉侵蝕液濃度為5%中，編號A、B、C三種試樣的試驗數。

結合表2.2與圖2.2可看出，在濃度水平為5%的硫酸鈉侵蝕液中進行乾濕交替循環侵蝕后，表現出再生混凝土試樣抗壓強度值伴隨著乾濕交替循環次數的增長都會有慢速的增長，當達到一定值後會緩慢的下降，最後再快速下降並最終破壞的過程。不同再生粗骨料取代率的再生混凝土之間，其各自的抗壓強度損失率隨乾濕循環次數的變化均有明顯的變化過程，可以發現，當乾濕交替循環次數超過60次后，全部試樣的抗壓強度損失率都在逐漸的增大。比較各組試件的抗壓強度損失率，可以得出抗壓強度損失率比較為:r = 100% > r = 50% > r = 30% > r = 0%。在硫酸鈉濃度為5%環境下，再生混凝土試樣經歷90次千濕交替循環作用之後，A、B、C、D編號試件的抗壓強度損失率分別達到10.00%、9.12%、8.33%和4.84%。這也相當充分的說明了，在硫酸鈉-乾濕交替循環的侵蝕環境中，再生骨料的取代率對再生混凝土抗壓強度的影響也是非常顯著的。

3 結論與展望

再生粗集料中大都粘附著舊有的砂礫膠體以及在生產過程中造成的粗骨料微裂紋，因此再生混凝土普遍存在著初始微裂紋、微孔隙及骨料損傷等內部結構缺陷，而且這些缺陷也明顯地複雜和多於普通混凝土.具體結論如下:

隨著硫酸鈉侵蝕液濃度的增加，全再生骨料的再生混凝土的抗壓強度變化率明顯的增大，說明抗壓強度有明顯的下降；在5%的硫酸鈉侵蝕液中，隨著再生骨料取代率的增加，再生混凝土的抗壓強度變化率也在增加；乾濕循環條件下促進了SO42-離子向再生混凝土內部的擴散以及石膏、鈣礬石晶體在孔隙中的積累，產生較大膨脹內力而使再生混凝土開裂，加快了再生混凝土硫酸鹽腐蝕的劣化速度。

本次試驗由於試樣條件的限制，所研究的內容還不夠全面，在以後的試驗中會增加試驗的內容，使其更加的豐富，也為再生混凝土的耐久性方面做好理論研究的基礎。

參考文獻：

[1] 肖建庄.再生混凝土材料與結構研究新進展[J],2006,(12):29-31

[2] CodyR D, Cody A M, Spry P J,et al. Reduction of concrete deterioration by ettringite usingcrystal growth inhibition techniques [R]. Iowa State University, 2001

[3] 梁詠寧,袁迎曙.硫酸鹽侵蝕壞境因素對混凝土性能退化的影響[J].中國礦業大學學報,2005, 34(4): 452-457

[4] 左曉寶,孫偉.硫酸鹽侵蝕下的混凝土損傷破壞全過程[J].砵硅酸鹽學報,2009,37(7):1063-1067

[5] 肖建庄,宙斌.再生混凝十耐久性能研究[J].混凝土,2010,(5): 83-89

[6] 中華人民共和國建設部.JGJ55-2000普通混凝土配合比設計規程[S].北京:中國建築工業山版社,2000

[7] 金海軍,於繼壽,李立輝等.在硫酸鹽環境下凍融-乾濕循環對混凝土的影響[J].混凝土,2012(6):46-50.