盐湖卤水对再生粗骨料高性能混凝土力学性能影响研究.docx

盐湖卤水对再生粗骨料高性能混凝土力学性能影响研究赵宣卜2；刘连新2(1.中国十九冶集团有限公司：2.青海大学)摘要：为了研究再生粗骨料高性能混凝土(RHPB)试件在盐湖卤水1年腐蚀期内的动弹模量、抗压与抗折强度的变化情况，探索其物理力学行为失效机理，展开了RHPB在腐蚀龄期下，离子浓度对混凝土试件及梁构件的动弹模量、强度等的影响研究。试验结果表明：RHPB试件侵蚀时间越长，氯离子含量越高，侵蚀强度也随着深度加深由强变弱；离子共存也能对腐蚀速率产生影响；Oa-LOa侵蚀下，随着侵蚀时间的延长，动弹模量损失会加剧：在相同再生粗骨料(RG)取代率下，RHPB在腐蚀时间O-LOa时，抗折强度随服役时间的延长持续增长；各RG取代率下的试件在侵蚀下，抗压强度整体上呈现下降趋势，在1.0a时抗压强度随RG取代率的提高强度下降最明显，强度下降率最大；RG取代率40%为最佳。关键词：再生粗骨料高性能混凝土；动弹模量：抗压与抗折强度；氯离子；侵蚀时间；取代率中图分类号：TU375.I文献标识码：A文章编号：InfluenceofionerosiononRHPBstrengthinbrineenvironmentZhaoXuan1'2;LiuLianxin2(1.China19thMetallurgicalCoiporation;2.QinghaiUniversity)AbStract:Inordertostudythechangeofdynamicelasticmodulus,compressivestrengthandflexuralstrengthofrecycledcoarseaggregatehighperformanceconcrete(RHPB)specimensduringone-yearcorrosionperiodinSaltLakebrine,andtoexplorethefailuremechanismofitsphysicalandmechanicalbehavior,thedynamicelasticmodulusandstrengthofconcretespecimensandbeammembersunderthecorrosionageofRHPBwerestudied.Researchontheinfluenceofdegreeandsoon.TheexperimentalresultsshowthatthelongerthecorrosiontimeofRHPBspecimensis,thehigherthechlorideioncontentis,thestrongerthecorrosionstrengthwillbecome;thecoexistenceofionscanalsoaffectthecorrosionrate;thelossofdynamicelasticmoduluswillincreasewiththeextensionofthecorrosiontimeunderOa-1.0aerosion;andunderthesamereplacementrateofrecycledcoarseaggregate(RG),R.WhenthecorrosiontimeofHPBis0-1.0a,theflexuralstrengthincreasescontinuouslywiththeextensionofservicetime.ThecompressivestrengthofspecimenswithdifferentRGreplacementratesdecreasesasawholeundercorrosion.At1.0a,thecompressivestrengthdecreasesmostobviouslywiththeincreaseofRGreplacementrate,andtheStiengthdecreasesthemost,RGsubstitutionrateof40%isthebest.Keywords:Recycledcoarseaggregatehighperformanceconcrete;Dynamicmodulusofelasticity;Compressiveandflexuralstrength;Chlorideion;Erosiontime;Substitutionrate1引言为减少建筑垃圾的产生，从废弃混凝土中提炼再生骨料制备再生混凝土用于建筑物已成为发展趋势，虽然再生混凝土在实际工程环境运用中存在较多难题急需解决，但其对于改善环境、促进资源再利用等特点受到了我国学者的热切关注。因此展开对混再生凝土材料在卤水腐蚀环境下材料及结构力学行为和失效机理的研究十分必要。针对单侵蚀我国已经做了大量研究，多因素膨响研究的破坏规律还有待进一步探索。针对再生混凝土材料及其构件在硫酸盐、氯盐等侵蚀影响下对材料及结构性能退化影响，我国学者展开了一系列的研究。余红发等展开了对新疆、青海、内蒙古、西藏等地盐湖卤水环境下OPC、HSC.FRHSC混凝土试件的应力与非应力腐蚀强度的研究。闫宏生回等通过实验分析了混凝土自身、工作条件、周围环境对硫酸盐侵蚀的影响，提出了一系列防腐措施。施峰、张峰闺等则针对硫酸盐腐蚀建立了混凝土力学性能退化模型来深入揭示硫酸盐侵蚀下混凝土强度退化规律。姜磊等做了不同种类硫酸盐溶液侵蚀下混凝土损伤研究，结果表明随着侵蚀时间增加，损伤层厚度增大，并且损伤层混凝土抗压强度明显降低。试验通过配置卤水，探窕SOJ与侵蚀下RHPB材料抗压与抗折强度的变化，并分析了RHPB材料及构件在卤水腐蚀下的力学行为和失效机理。2试验设计2.1试件原材料水泥(C)：由祁连山水泥有限公司生产，采用RII52.5普通硅酸盐水泥;表I水泥各项性能指标TableIPerformanceIndicatorsofCement表观密度比表面积烧失量(%)初凝/终凝时间抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)(kgm3)(m2kg)(min)3d28d3d28d31203751.06225/3206.58.431.258.7粉煤灰(F)：I级粉煤灰，细度9.0%：硅灰(Si)：SiO2含量90.51%,比表面积26200m2kg:矿渣(K)：S95矿渣，比表面积为430m2kg;砂(三)：河砂，细度模数2.65；石子(三)：花岗岩碎石，最大粒径20mm,表观密度2780kgn堆积密度1530kgm3,连续级配；再生粗骨料(RCA)：骨料粒径5mm-45mm,根据建筑用卵石、碎石(GB/T14685-2011)提供的方法对各项基本性能其进行测试。表2再生骨料材料性质Table2Propertiesofrecycledaggregatematerials含水率吸水率含泥量压碎指数表观密度老砂浆含量3%4.4%0.6%11.8%27IlkgZm533.1%减水剂(WR)：聚陵酸系。水(W)：采用自来水，符合国家标准。混凝土配合比按照水胶比与用水量控制设计，设计原理根据普通混凝土配合比设计规程JGJ55-2011规定进行设计网,见表3。表3混凝土配合比Table3ConcreteMixRatio编号RG取代单位立方混凝土的材料用量(kgn)抗压强度(MPa)率/%B/MMCFKSiSGRCAWRWRIIPB-O00.305003256010015741115901115051.6RHPB-20200.305003256010015741927.2231.81115050.0RHPB-40400.305003256010015741695.4463.61115048.2RHPB-60600.305003256010015741463.6695.41115047.3RHPB-80800.305003256010015741231.8927.21115045.8RHPB-1001000.305003256010015741011591115044.62.2试验方案(1)试验评价方法卤水浸泡过程中为保持溶液浓度不变，用塑料薄膜对溶液进行密封以防止挥发，并且定期更换溶液，侵蚀在室内进行，以保持温湿度相对稳定。使用氯离子含量快速测定仪测氯离子含量，用硫酸钢重量法(化学滴定法)测量0-35mm均分为7个取样深度的硫酸根含量。使用台式钻芯取样机，将同期、同条件浸泡的100mrnXle)OmmX40Omm的试件做完抗折试验后，对两个半截试块取样，并对同一试块的同一深度取足够多的混凝土粉末。取样孔位于混凝土试块角部，距离边缘均为20mm。卤水成分情况见表2,用波美氏重度仪定期测量养护箱中卤水重度为1250gL"，以保证卤水浓度。表4每升卤水所含的基本化学成分Table4Basicchemicalconstituentsperliterofbrine名称NaClNazSOiMgSOlCaSO*NaHCO3KjSO,质量/g208.9843.15.481.210.250.09(2)强度分析方法100mrn×100mm×400mm的抗折试件6组，每组3个试件，共计18个试件。100mm×100mm×100mm的抗压试件6组，每组3个，共计18个。设定28d标准养护(基准试件)、0.5a1.0a共3个跟踪龄期。抗折强度试验，按照普通混凝土力学性能试验方法标准团，将配制成型的100mm×100mm×400mm的混凝土试件，经过标准养护(温度20±2C、相对湿度在95%以上)28d后，测试混凝土试件的抗折强度，并作为本次研究的基准抗折强度值，强度换算系数取0.85。再测试在卤水中分别浸泡0.5a、LOa后的混凝土试件的抗折强度值作分析研究。抗压强度试验，使用150mm×150mm×150mm的试件做对应条件下的抗压试验。依次得出基准抗压强度值以及在卤水分别浸泡0.5a、Loa后的混凝土试件的抗压强度值，并作分析研究。(3)动弹模测试对IOommXIoommX40Omm的试块进行不同腐蚀龄期下的动弹模测试。根据混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准(GB/T50082-2009),使用SRDT-60型混凝土动弹仪测定其初始动弹模及侵蚀后动弹模。3结果与讨论3.1 侵蚀分析在7d腐蚀期下，混凝土梁的氯离子含量较低，混凝土表层氯离子浓度最高才1.11%,且随取样深度的加深含量逐渐降低，说明在短时间内混凝土中氯离子侵蚀强度随取样深度的增加逐渐减弱。RHPB试件在任意服役龄期下氯离子含量都随深度的增加逐渐下降，同一取样深度的氯离子含量在LOa时达到最大，大小为1.0a>05a,LOa表层氯离子含量达到10.13%，这说明，Cl随时间的推移逐渐向混凝土内部迁移，由外到内，侵蚀时间越长，氯离子含量越高，侵蚀强度也随着深度加深由强变弱。混凝土试件在任意服役龄期下SO42含量都随深度的增加呈下降的趋势；腐蚀龄期为LOa时的SO/含量在各取样深度下最高，Oa时含量最低；在相同腐蚀龄期下，取样深度为05mm时SO42一含量最高，之后随深度的增加而减小直至平稳。这说明SO4