粉煤灰對高性能混凝土抗壓及抗氯離子侵蝕性能試驗研究

【摘要】本文通過對于在高性能混凝土中加入粉煤灰用來對于其力學(xué)性能以及抗氯離子的侵蝕能力變化進(jìn)行試驗研究，主要對于粉煤灰的加入量如何影響高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度以及抗氯離子的侵蝕性能進(jìn)行探究。經(jīng)過實驗表明，在壓力相同的情況下，隨著加入的粉煤灰數(shù)量增大，高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度在逐漸減小，拉應(yīng)力對于高性能混凝土的抗氯離子侵蝕的性能產(chǎn)生的降低作用，但是壓應(yīng)力卻提高了高性能混凝土的抗氯離子侵蝕性能，由此我們可以得到這樣的結(jié)論：荷載的作用對于高性能混凝土抗氯離子侵蝕性能具有比較大的影響。

【關(guān)鍵詞】粉煤灰；高性能混凝土；抗壓；抗氯離子侵蝕性能

1、前言

在我國的海港以及跨海大橋的混凝土結(jié)構(gòu)中，由于長時間暴露在海洋環(huán)境之中，因此在使用的過程中受到荷載壓力以及氯離子的侵蝕作用。在工程實際中，高性能混凝土應(yīng)用越來越廣泛，在海工結(jié)構(gòu)中也得到了廣泛的使用，對于海工結(jié)構(gòu)中的高性能混凝土的耐久性也成為了研究的熱點。在海洋環(huán)境中，混凝土中的鋼筋容易被氯離子進(jìn)行銹蝕，這也是在海洋環(huán)境中高性能混凝土耐久性降低的重要因素。氯離子如果入侵到混凝土之中，就會被鋼筋表面率先吸附，因此濃度較高的氯離子就會使得鋼筋表面的ph值下降，鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，因此使得混凝土的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。氯離子的作用也與混凝土承受的荷載具有一定的關(guān)聯(lián)，因此我們研究在荷載作用下的高性能混凝土的抗氯離子侵蝕性能具有比較現(xiàn)實的意義。

本文主要研究了相較于不同的粉煤灰的摻和量，高性能混凝土抗氯離子侵蝕能力如何受到影響，主要測量了高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度以及氯離子的滲透深度。

2、實驗設(shè)計

我們可以采用100mm×100mm×400mm規(guī)格的高性能混凝土試塊進(jìn)行研究，對于每一個配合比選用三個試塊用來測量滲透的深度。對于氯離子的侵蝕，我們主要采用鹽霧侵蝕。荷載為均勻的連續(xù)荷載，同時在實驗中我們可以選取30%、50%的抗折強(qiáng)度作為應(yīng)力值。下面是高性能混凝土的配合比以及工作的性能：

對于高性能混凝土試塊進(jìn)行28天的養(yǎng)護(hù)之后，我們可以對于試塊進(jìn)行加載。之后將其放置在海洋模擬箱之中，溫度與濕度保持恒定，使用鹽酸噴霧對于混凝土試塊進(jìn)行氯離子侵蝕模擬，鹽酸的腐蝕時間為30天。30天之后，可以將試塊切成兩半，然后利用化學(xué)滴定的分析方法，測定每一層氯離子的滲透濃度，得到的數(shù)據(jù)如下表所示：

3、實驗的結(jié)果分析

從實驗結(jié)果中我們可以看到，隨著粉煤灰的數(shù)量不斷增大，高性能混凝土28天的抗壓強(qiáng)度在逐漸的減小。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是在早期活動中粉煤灰活性比較低，在進(jìn)行二次水化反應(yīng)中，首先要破壞粉煤灰的玻璃質(zhì)表層，這一過程相對來說比較緩慢。同時粉煤灰對于水泥有替代作用，水泥用量的減少，就會使得混凝土中水化反應(yīng)生成的氫氧化鈣的數(shù)量減小。因此造成在混凝土中發(fā)揮強(qiáng)作用的氫氧化鈣數(shù)量減小，這也是高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著粉煤灰的摻量增大而逐步減小的原因。

同時在相同應(yīng)力的條件下，我們觀察滲透深度，可以發(fā)現(xiàn)隨著粉煤灰摻量的增大，氯離子的滲透深度呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢，在粉煤灰的摻量達(dá)到40%時，氯離子滲透的深度最小。這也就是說，粉煤灰在摻量在40%左右時，高性能混凝土的抗氯離子侵蝕能力達(dá)到最佳的狀態(tài)。粉煤灰的含量在0到40%之間，由于粉煤灰發(fā)生了火山灰效應(yīng)以及密實的填充效應(yīng)，因此滲透深度會逐漸減小。同時，粉煤灰能夠與水泥產(chǎn)生的氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)，對于界面形成優(yōu)化，使得高性能混凝土中的水化物逐漸增多，這種水化物能夠增強(qiáng)固化氯離子的能力，因此，高性能混凝土對于氯離子的吸附能力逐漸增強(qiáng)，這就說明混凝土的抗氯離子侵蝕能力得到了提高。當(dāng)粉煤灰的含量達(dá)到40%以上時，滲透的深度會變大，這是因為粉煤灰能夠改善混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，但是由于粉煤灰的摻入量比較大，因此二次水化反應(yīng)不能夠完全進(jìn)行，混凝土的結(jié)構(gòu)仍然保持松散，這反而對于抗氯離子的侵蝕能力造成較為負(fù)面的影響。

4、結(jié)束語

通過對于實驗結(jié)果分析，我們可以得到以下結(jié)論：

（1）高性能的混凝土抗壓強(qiáng)度會隨著粉煤灰的摻量增加而不斷減小。當(dāng)粉煤灰的產(chǎn)量低于30%時，高性能混凝土的強(qiáng)度下降比較平緩，之后強(qiáng)度下降較為劇烈。

（2）在應(yīng)力相同的條件下，隨著粉煤灰產(chǎn)量的增加，滲透深度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，當(dāng)粉煤灰達(dá)到40%濃度時，滲透的深度最小。

（3）受拉區(qū)域的高性能混凝土在拉應(yīng)力的作用下，混凝土的滲透深度普遍擴(kuò)大，并且隨著拉應(yīng)力的提高，滲透深度也在逐步增大。在壓應(yīng)力的作用下，高性能混凝土的滲透深度普遍減小，并且隨著壓力的增大，滲透深度也在逐步減小。

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