一種防腐劑對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能的影響

摘 要：采用一種抗硫酸鹽防腐劑，該抗硫酸鹽防腐劑滿足《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》（JC/T 1011-2006）標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。將該抗硫酸鹽防腐劑加入到混凝土中，采用抗硫酸鹽侵蝕（干濕循環(huán)）試驗(yàn)，測(cè)試該防腐劑對(duì)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：與基準(zhǔn)試樣相比，加入防腐劑后的混凝土試件的抗硫酸鹽侵蝕性能良好。

關(guān)鍵詞：混凝土；抗硫酸鹽侵蝕；干濕循環(huán)

0、引言

我國(guó)西部及山東省部分地區(qū)鹽漬土中含有大量硫酸鹽，混凝土受硫酸鹽腐蝕破壞的現(xiàn)象較普遍，此外我國(guó)東部沿海地區(qū)，海工混凝土尤其是浪花飛濺區(qū)遭受長(zhǎng)期的海水的沖刷和干濕交替侵蝕，除遭受氯鹽腐蝕外硫酸鹽類侵蝕也較嚴(yán)重。本文采用一種混凝土抗硫酸鹽侵蝕防腐劑，該防腐劑有三種組分組成，且防腐劑滿足《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》（JC/T 1011-2006）標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。試驗(yàn)通過(guò)將該防腐劑加入到混凝土中，制成高性能混凝土，測(cè)試混凝土的抗硫酸鹽能。

1、混凝土抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料

水 泥：山水東岳P·O42.5水泥；

摻合料：某建材廠的S95級(jí)普通礦粉；

防腐劑：符合JC/T 1011-2006的防腐劑配方；

粗骨料：5-25mm連續(xù)級(jí)配花崗巖碎石，符合GB/T 14685-2001要求；

細(xì)骨料：中粗河沙，細(xì)度模數(shù)2.4，符合GB/T 14684-2001要求；

減水劑：采用聚羧酸高效減水劑，減水率為30%；

水：自來(lái)水，符合JGJ63-2006要求；

硫酸鈉：上海埃彼化學(xué)試劑，分子式Na2SO4，分子量142.04，分析純。

1.2 混凝土配合比

試驗(yàn)混凝土配合比見(jiàn)表1-1，新拌混凝土坍落度均在160mm～200mm之間，保水性和粘聚性良好。

表1-1混凝土基準(zhǔn)配合比（kg/m3）

P·O 42.5摻合料砂石減水劑防腐劑水灰比

24018872010675.6450.34

1.3 試驗(yàn)方法

抗硫酸鹽侵蝕性能試驗(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)（GB/T 50082-2009）中干濕循環(huán)加速試驗(yàn)方法。通過(guò)測(cè)定混凝土試件在干濕交替環(huán)境中能承受的最大干濕循環(huán)次數(shù)來(lái)表示混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。

設(shè)計(jì)抗硫酸鹽等級(jí)為KS150，試件采用尺寸為100mm× 100mm×100mm的立方體試件，每組為3塊。除制作抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)用試件外，還按照同樣方法，同時(shí)制作抗壓強(qiáng)度對(duì)比用試件。

試驗(yàn)裝置采用混凝土硫酸鹽干濕電腦控制循環(huán)設(shè)備，試件在養(yǎng)護(hù)至26天齡期時(shí)從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出，擦干試件表面水分，然后將試件放入烘箱中，在（80±5）℃溫度下烘48h。烘干結(jié)束后將試件冷卻到室溫。試件冷卻后立即將試件放入混凝土硫酸鹽干濕電腦控制循環(huán)設(shè)備試件架中，相鄰試件之間保持20mm間距，將配制好的5%Na2SO4溶液放入試件盒，溶液超過(guò)最上層試件表面20mm，設(shè)置該設(shè)備干濕循環(huán)全過(guò)程：浸泡14h，干燥1h，烘干8h，冷卻1h然后啟動(dòng)干濕循環(huán)設(shè)備。試件浸泡、烘干及冷卻等過(guò)程自動(dòng)進(jìn)行。且設(shè)備具有數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、斷電記憶及試驗(yàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)的功能，24h為一個(gè)干濕循環(huán)，試驗(yàn)中每月更換一次試驗(yàn)溶液，當(dāng)循環(huán)進(jìn)行到60次、90次、120次、150次時(shí)，將試塊取出，測(cè)試混凝土的抗壓強(qiáng)度。

試驗(yàn)所測(cè)得不同齡期抗壓強(qiáng)度，采用混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)來(lái)表征混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能，混凝土抗壓強(qiáng)度耐蝕系數(shù)為N次干濕循環(huán)后受硫酸鹽腐蝕的一組混凝土試件的抗壓強(qiáng)度測(cè)定值（MPa）與受硫酸鹽腐蝕試件同齡期的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的一組對(duì)比混凝土試件的抗壓強(qiáng)度測(cè)定值（MPa）的比值；

1.4 試驗(yàn)結(jié)果分析：

1）砼試塊在硫酸鈉溶液干濕循環(huán)作用下，強(qiáng)度表現(xiàn)為初期上升后期下降。這是因?yàn)樵谠囼?yàn)初期，膠凝材料進(jìn)一步水化，內(nèi)部逐步密實(shí)，且干濕循環(huán)作用一定程度上能增進(jìn)水泥混凝土的水化。早期浸泡過(guò)程，游離水進(jìn)入混凝土毛細(xì)孔，并且少量硫酸鹽的作用產(chǎn)生一些鈣礬石對(duì)混凝土起到一定的密實(shí)作用；烘干過(guò)程中，溫度升高，未完全水化的水泥顆粒在游離水存在的條件下繼續(xù)水化，生成物填充了混凝土的毛細(xì)孔，增加了混凝土的密實(shí)性。兩者共同作用下使初期強(qiáng)度有所上升；隨著時(shí)間的變化，鈣礬石量的增多，體積膨脹變大，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生損傷，損傷不斷累積導(dǎo)致后期混凝土強(qiáng)度降低。

2）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)（150個(gè)干濕交替循環(huán)）基準(zhǔn)混凝土的耐腐蝕性良好，達(dá)到KS120等級(jí)。這是因?yàn)榛鶞?zhǔn)混凝土用礦物摻合料取代部分水泥，一方面，礦物摻合料相對(duì)降低了混凝土中總的C3A 含量，減少了鈣釩石產(chǎn)生[1]；另一方面，礦物摻合料與水泥水化產(chǎn)生的Ca（OH）2發(fā)生二次水化反應(yīng)，生成C-S-H凝膠，改善了混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)[1]。兩方面的共同作用提高了抗硫酸鹽侵蝕能力。

3）基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度90次循環(huán)后開(kāi)始下降，而加入防腐劑后混凝土的強(qiáng)度120次循環(huán)后才開(kāi)始下降。150個(gè)循環(huán)結(jié)束時(shí)耐腐蝕系數(shù)仍高于75%，最高可達(dá)94%，達(dá)到KS150等級(jí)。

3、結(jié)論

加入該防腐劑能夠推遲混凝土在硫酸鹽侵蝕環(huán)境中強(qiáng)度下降的時(shí)間。并且加入防腐劑后混凝土的耐蝕系數(shù)較基準(zhǔn)混凝土相比有明顯提升，可達(dá)到KS150等級(jí)。說(shuō)明加入該抗硫酸鹽防腐劑能夠顯著提高混凝土的抗硫酸鹽侵蝕性能。