BM- NS抗硫酸鹽防腐劑在某輸水隧洞工程中的應用試驗

苑淑穎

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 試驗前提

某輸水隧洞工程全長約42km，區(qū)域水文地質(zhì)條件復雜，全洞設計均要求用鋼筋混凝土進行二次襯砌，根據(jù)設計單位提供的輸水隧洞地下水質(zhì)檢測分析報告，部分樁號段地下水較豐富，且硫酸鹽含量較高，一般大于500mg/L，對混凝土具有較強的硫酸鹽型腐蝕性，對鋼結(jié)構具有中等腐蝕性，結(jié)合現(xiàn)場混凝土噴護段地下水滲溢部位出現(xiàn)的白色或微黃色沉積物現(xiàn)象，建議采取必要的防腐措施。

2 試驗過程及結(jié)果

2.1 潛在膨脹性試驗

按照GB/T 749- 2008《水泥抗硫酸鹽侵蝕試驗方法》的“潛在膨脹性能試驗方法(P法)”對摻與不摻粉煤灰的同一品種水泥(博蘭P·O 42.5水泥)進行抗硫酸鹽侵蝕試驗。

砂漿中膠凝材料與砂子的比例為1∶2.75，水膠比為0.485，石膏為化學純二水石膏，砂子為粒度范圍在0.5～1.0mm的中國ISO標準砂，水為飲用水。砂漿按比例成型后，標準養(yǎng)護23h左右拆模，然后在溫度為20±1℃水中養(yǎng)護半小時后測初長，再將試體浸入20±1℃水中繼續(xù)養(yǎng)護。檢測不同齡期的砂漿膨脹率。膠凝材料的14d膨脹率檢測結(jié)果見表1。

表1 膠凝材料的潛在膨脹性能試驗結(jié)果

注：GB 748- 2005《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》規(guī)定：中抗硫酸鹽水泥砂漿14d膨脹率不應大于0.060%；高抗硫酸鹽水泥砂漿14d膨脹率不應大于0.040%。

由表1數(shù)據(jù)可以看出:

(1)博蘭P·O 42.5水泥砂漿14d膨脹率為0.036%，說明博蘭P·O 42.5水泥的抗硫酸鹽性能達到高抗硫酸鹽水泥砂漿14d膨脹率不應大于0.040%的要求。

(2)博蘭P·O 42.5水泥分別摻入20%粉煤灰、3%防腐劑后制成的砂漿14d膨脹率分別為0.036%、0.032%，同時摻入20%粉煤灰和3%防腐劑后制成的砂漿14d膨脹率為0.035%，同樣達到高抗硫酸鹽水泥14d膨脹率的要求。說明粉煤灰、防腐劑替代部分水泥作為膠凝材料完全具有抵抗硫酸根離子侵蝕的能力。

2.2 浸泡抗蝕性能試驗

按照GB/T 749- 2008的“浸泡抗蝕性能方法(K法)”對摻與不摻粉煤灰的同一品種水泥(博蘭P·O 42.5水泥)進行抗硫酸鹽侵蝕試驗。

方法原理：將水泥膠砂試體分別浸泡在規(guī)定濃度的硫酸鹽侵蝕溶液(3%的Na2SO4溶液)和水中養(yǎng)護到規(guī)定齡期，以抗折強度之比確定抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)。

砂漿的膠砂比為1∶2.5，水膠比為0.5，試件成型后放入20±1℃養(yǎng)護箱養(yǎng)護24h，脫模后的試塊放入50±1℃水中養(yǎng)護7d，取出，分成2組，每組九條。一組放入20±1℃水中養(yǎng)護，一組放入20±1℃的Na2SO4溶液中浸泡。浸泡過程中每天用1N的H2SO4滴定，以中和試體在溶液中放出的Ca(OH)2，邊滴定邊攪拌使溶液的pH值保持在7.0左右。兩組試體養(yǎng)護28d后取出進行抗折強度檢測，并計算試體在侵蝕溶液中浸泡和在20℃水養(yǎng)護的抗折強度之比，得到抗蝕系數(shù)來衡量膠凝材料的抗腐蝕能力的高低。砂漿配合比和28d抗蝕系數(shù)檢測結(jié)果見表2。

表2 膠凝材料的抗蝕系數(shù)檢測結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可以看出:

(1)博蘭P·O 42.5水泥制成的砂漿抗蝕系數(shù)為1.05，博蘭P·O 42.5水泥分別摻入20%粉煤灰、3%防腐劑后制成的砂漿抗蝕系數(shù)達到1.12～1.23，同時摻入20%粉煤灰和3%防腐劑后制成的砂漿抗蝕系數(shù)達到1.16，說明摻入粉煤灰或防腐劑可以進一步提高普通水泥抗硫酸根離子侵蝕的能力。

(2)博蘭P·O 42.5水泥單摻3%防腐劑后制成的砂漿無論是在水中還是在侵蝕溶液中養(yǎng)護28d的抗折強度均比單摻粉煤灰或同時摻粉煤灰和防腐劑的砂漿的低20%以上。說明普通水泥復合摻用防腐劑與粉煤灰提高抗硫酸根離子侵蝕能力較強。

2.3 試驗結(jié)論

普通硅酸鹽42.5水泥摻入一定的粉煤灰配制的混凝土的抗硫酸鹽等級滿足相關要求，但比相同條件下?lián)椒栏瘎┑幕炷量箟耗臀g系數(shù)略有降低，在高抗硫需要下建議選用外摻防腐劑。

3 經(jīng)濟對比分析

本工程初步計算有抗硫酸鹽需要的混凝土方量為106000m3，經(jīng)配合比計算，需水泥用量3.71萬t，水泥、防腐劑單價為市場單價。通過總價和混凝土單方單價對抗硫酸鹽水泥與抗硫酸鹽外加劑進行經(jīng)濟對比分析，結(jié)果見表3。

表3 抗硫酸鹽水泥與抗硫酸鹽外加劑經(jīng)濟對比分析表

摻入3%抗硫酸鹽外加劑可等量替代水泥0.1113萬t×285元/t=31.7205萬元。經(jīng)計算使用BM- NS防腐劑替代抗硫酸鹽水泥可節(jié)約金額合計為2077.6-2003.4+31.7205=106萬元。106萬元÷10.6萬m3=10元/m3，即使用BM- NS防腐劑替代抗硫酸鹽水泥單方混凝土可節(jié)約10元。

4 結(jié)語

通過以上試驗及經(jīng)濟對比分析結(jié)果可知，使用BM- NS防腐劑既能滿足相關規(guī)范及技術要求，又能在達到相同目的的情況下節(jié)省工程投資，本輸水隧洞工程最終確定在混凝土高抗硫技術要求下使用BM- NS抗硫酸鹽防腐劑。

有高抗硫混凝土需求的其它工程可參考本試驗結(jié)論，但本試驗只采用了當?shù)爻Ｓ貌牧犀敿{斯I級灰進行對比試驗，其它工程如有更適用或更新型材料可多做對比，以得到更準確適用的結(jié)果。

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