魏潔，畢巧巍,張?jiān)茋?guó)

(1.大連交通大學(xué) 土木與安全工程學(xué)院,遼寧 大連 116028; 2.邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺(tái) 054000)*

早齡期玄武巖纖維自密實(shí)混凝土的堿腐蝕性能

魏潔1,2，畢巧巍1,張?jiān)茋?guó)1

(1.大連交通大學(xué) 土木與安全工程學(xué)院,遼寧 大連 116028; 2.邢臺(tái)路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺(tái) 054000)*

為研究早齡期玄武巖纖維自密實(shí)混凝土的耐堿腐蝕性能，對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期分別為3 d和14 d的纖維混凝土試件進(jìn)行了不同程度的腐蝕并測(cè)定了其抗壓強(qiáng)度和腐蝕系數(shù)K，結(jié)果表明：堿溶液對(duì)早齡期自密實(shí)混凝土的強(qiáng)度起到了抑制作用，而摻入一定量的玄武巖纖維能改善早齡期自密實(shí)混凝土的耐堿性能.

自密實(shí)混凝土；早齡期；玄武巖纖維；堿腐蝕

0 引言

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于自密實(shí)混凝土耐久性的研究主要集中在抗?jié)B[1]，抗凍融、抗收縮，抗氯離子滲透等性能方面，而關(guān)于耐堿腐蝕性能方面的報(bào)道比較少，人們普遍認(rèn)為堿性環(huán)境方面是無(wú)害的，但是根據(jù)已有文獻(xiàn)的研究表明[2- 3]，堿溶液對(duì)自密實(shí)混凝土其實(shí)是有害的.此外國(guó)內(nèi)外對(duì)自密實(shí)混凝土一系列性能的研究大部分都是針對(duì)28 d及其后進(jìn)行的，很少研究自密實(shí)混凝土28 d前及更早齡期的性能.浙江大學(xué)土木系金玉賢教授通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，用7 d來(lái)定義混凝土早齡期比較合適，她的建議也得到了學(xué)者們的認(rèn)可.本文主要從力學(xué)性能方面研究養(yǎng)護(hù)3 d和14 d的自密實(shí)混凝土的耐堿性，從而為后續(xù)研究自密實(shí)混凝土在堿性環(huán)境中的應(yīng)用提供了一定的依據(jù).

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料和配合比

水泥為大連小野田水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥；砂子采用的是大連河砂，細(xì)度模數(shù)為2.63；粗骨料采用連續(xù)級(jí)配的石灰?guī)r碎石，粒徑為5～20 mm；粉煤灰為大連華能電廠生產(chǎn)的一級(jí)粉煤灰，細(xì)度為7.6%；減水劑為大連西卡建筑材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑；玄武巖纖維為浙江石金玄武巖纖維有限公司生產(chǎn)的短切玄武巖纖維，密度為2.65 g/cm3，長(zhǎng)度為20 mm.

本文根據(jù)《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》CECS 203:2006相關(guān)的規(guī)定[4]，得到初期設(shè)計(jì)配合比，然后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)試配和調(diào)整，配制出了滿足自密實(shí)混凝土工作性和強(qiáng)度要求的C40自密實(shí)混凝土.通過(guò)調(diào)節(jié)減水劑比例，使兩組玄武巖纖維自密實(shí)混凝土的工作性也滿足設(shè)計(jì)要求.具體配合比見表1.

表1 混凝土配合比

1.2 腐蝕溶液的配制

根據(jù)重量法將1 kg無(wú)水氫氧化鈉固體顆粒加入到9 kg水中，配制成10%的NaOH溶液.同樣的方法配制濃度為20%的NaOH溶液.

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采取單臥軸混凝土攪拌機(jī)攪拌，采用邊長(zhǎng)為100 mm的立方體試模.各實(shí)驗(yàn)組試件分別養(yǎng)護(hù)3 d和14 d后，將其放置在清水及兩種不同濃度NaOH溶液中，腐蝕天數(shù)為14、28、56 d.測(cè)其腐蝕后的抗壓強(qiáng)度，并計(jì)算抗壓腐蝕系數(shù)(受腐蝕試件的抗壓強(qiáng)度與本組清水中養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度的比值).

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

經(jīng)過(guò)不同時(shí)間的浸泡腐蝕，試驗(yàn)測(cè)得各實(shí)驗(yàn)組試件在不同濃度腐蝕溶液中的抗壓強(qiáng)度值與抗壓強(qiáng)度腐蝕系數(shù).見表2和表3.

表2 養(yǎng)護(hù)3 d后腐蝕試件抗壓強(qiáng)度和腐蝕系數(shù)

表3 養(yǎng)護(hù)14 d后腐蝕試件抗壓強(qiáng)度和腐蝕系數(shù)

2.1 堿溶液對(duì)早齡期自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的影響

從表2和表3中都可以看出：相同腐蝕齡期下，S組試件在清水中的抗壓強(qiáng)度比堿溶液中的抗壓強(qiáng)度高，且隨著溶液濃度的升高，其抗壓強(qiáng)度呈降低的趨勢(shì).表明了堿溶液抑制了早齡期自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的發(fā)展.這是由于早齡期混凝土水化程度不深，內(nèi)部孔隙率較大，堿溶液進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，與其同時(shí)發(fā)生了物理腐蝕和化學(xué)腐蝕[5].

從圖1可以看出：不同養(yǎng)護(hù)齡期下，S組試件隨著腐蝕齡期的延長(zhǎng)，腐蝕系數(shù)在逐漸降低.表明自密實(shí)混凝土受腐蝕程度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而在不斷的加深.

(a) 養(yǎng)護(hù)3 d后

(b) 養(yǎng)護(hù)14 d后

2.2 養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)自密實(shí)混凝土耐堿性能的影響

圖2為20%NaOH溶液下S組腐蝕系數(shù)與腐蝕齡期的關(guān)系圖，結(jié)合表中數(shù)據(jù)可以看出：在相同濃度的堿溶液中，養(yǎng)護(hù)齡期為14 d的自密實(shí)混凝土的腐蝕系數(shù)普遍大于養(yǎng)護(hù)齡期為3 d的.這表明養(yǎng)護(hù)齡期越長(zhǎng)，自密實(shí)混凝土受腐蝕程度越低.這是由于養(yǎng)護(hù)齡期增大，混凝土水化程度加深，產(chǎn)生的水化產(chǎn)物逐漸增多，從而減小了毛細(xì)孔含量，降低了堿溶液的進(jìn)入[6- 7].

圖2 S組腐蝕系數(shù)與腐蝕齡期的關(guān)系圖

2.3 玄武巖纖維對(duì)早齡期自密實(shí)混凝土耐堿腐蝕的影響

結(jié)合表2、3數(shù)據(jù)和圖3可知：不同養(yǎng)護(hù)齡期下，摻入玄武巖纖維的自密實(shí)混凝土的腐蝕系數(shù)都普遍高于未摻的，且體積摻量為0.12%的BF2組耐堿性更強(qiáng).這表明玄武巖纖維在一定程度上提高了自密實(shí)混凝土的耐堿腐蝕能力.這是由于摻入纖維后，纖維的亂向分布劃分了混凝土內(nèi)部較大的孔隙，這些孔隙細(xì)小而封閉，很大程度上降低了外部堿溶液的浸入[8- 9].

(a) 養(yǎng)護(hù)3 d后

(b) 養(yǎng)護(hù)14 d后

3 結(jié)論

(1)堿溶液對(duì)早齡期自密實(shí)混凝土產(chǎn)生了一定的腐蝕性，抑制了其強(qiáng)度的發(fā)展.且隨著溶液濃度的升高，早齡期自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度呈降低的趨勢(shì).這是由于早齡期自密實(shí)混凝土水化程度低，密實(shí)程度差，堿溶液進(jìn)入到混凝土內(nèi)部，同時(shí)發(fā)生了物理腐蝕和化學(xué)腐蝕，生成了十水碳酸鈉晶體和可溶性物質(zhì)，從而導(dǎo)致了抗壓程度的下降；

(2)同一質(zhì)量分?jǐn)?shù)的堿溶液中，養(yǎng)護(hù)齡期越長(zhǎng)，自密實(shí)混凝土的所受的腐蝕程度越低.這是由于養(yǎng)護(hù)齡期增長(zhǎng)，水化程度加深，混凝土內(nèi)部越密實(shí)；

(3)摻入一定量玄武巖纖維可以有效改善早齡期自密實(shí)混凝土的耐堿腐蝕能力.這是由于纖維的摻入可以有效細(xì)化混凝土內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高其耐堿性能.

[1]樊俊，鄒杰明，萬(wàn)夏昊，等.自密實(shí)混凝土耐久性研究現(xiàn)狀與探討[J].建筑科技，2014(9)：136- 137.

[2]張猛,畢巧巍.混摻纖維高強(qiáng)自密實(shí)混凝土的力學(xué)及堿腐蝕性能研究[D].大連：大連交通大學(xué)，2015.

[3]黃凱健，鄧敏.玄武巖纖維耐堿性及對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào)，2010,21(1)：150- 154.

[4]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.CECS203:2006 自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006.

[5]張猛,畢巧巍,楊帆.短齡期纖維高強(qiáng)混凝土堿腐蝕研究[J].低溫建筑技術(shù),2015(8)：15- 17.

[6]劉子心.玄武巖纖維增強(qiáng)混凝土抗凍融性能試驗(yàn)研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2014.

[7]林辰.早齡期混凝土斷裂性能和微觀結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)研究[D].浙江：浙江大學(xué)，2005.

[8]駱冰冰，畢巧巍.混雜纖維自密實(shí)混凝土孔結(jié)構(gòu)對(duì)抗壓強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研究 [J].硅酸鹽通報(bào),2012(3)：626- 630.

[9]畢巧巍，王青湘.玄武巖纖維混凝土的微結(jié)構(gòu)及BFRP筋纖維混凝土梁斜截面承載力試驗(yàn)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2012.

Study of Alkali Corrosion Resistance of Basalt Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete in Early Age

WEI Jie1,2,BI Qiaowei1,ZHANG Yunguo1

(1.School of Civil and Safety Engineering,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China; 2.Xingtai Road and Brideg Construction Corporation,Xingtai 054000,China)

In order to study the alkali corrosion resistance of basalt fiber reinforced self-compacting concrete in early age,the fiber concrete specimens of curing age of 3 d and 14 d were corroded by different degree,and the compressive strength and corrosion coefficient were determined.The results show that the alkali solution inhibits the strength development of the self-compacting concrete in early age,and the incorporation of a certain amount of basalt fiber can improve alkali resistant performance of self-compacting concrete in early age.

self-compacting;early age;basalt fiber;alkali corrosion

1673- 9590(2017)05- 0098- 04

A

2016- 10- 08

魏潔(1992-),女，碩士研究生； 畢巧巍(1966-),女，副教授,博士，主要從事纖維混凝土的性能研究

E-mail:1306508536@qq.com.