混凝土材料耐久性評價指標研究.pdf

1、混凝土耐久性設計已成為確?；炷两Y構達到設計使用年限的前提和基礎，合理確定混凝土耐久性指標是混凝土耐久性設計的重要內容?，F階段混凝土耐久性評價的主流仍然沿用傳統(tǒng)的試驗方法進行，而由于混凝土耐久性的復雜性和傳統(tǒng)評價方法試驗過程的過于緩慢為不同環(huán)境下混凝土耐久性的評價帶來極大不便。為此，借鑒國外和其它行業(yè)標準，《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》中提出采用電通量作為混凝土耐久性指標，以其相對評價混凝土的密實性或抗侵入性，從而間接評價混凝土的

2、耐久性。然而，使用電通量指標評價混凝土的耐久性，很多專家和學者提出了質疑。由于混凝土耐久性評價指標的正確選取對施工現場混凝土質量控制及其驗收評價起著至關重要的作用，因此，迫切需要開展電通量評價混凝土耐久性的有效性和適用性研究，以及提出適用于評價不同環(huán)境下混凝土耐久性能的評價指標。本文以《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規(guī)定》中劃分的環(huán)境類別為依據，以整體論為指導，從侵蝕介質作用途徑和混凝土抵抗破壞的能力出發(fā)，通過開展大量試驗，研究了氯鹽環(huán)境

3、、碳化環(huán)境、凍融環(huán)境以及硫酸鹽結晶侵蝕環(huán)境下混凝土的耐久性能評價指標。 氯鹽環(huán)境下，采用電通量法和RCM法，比較研究了不同條件下混凝土電通量和氯離子擴散系數的變化規(guī)律及其二者的相關關系。實驗結果表明，混凝土電通量和氯離子擴散系數隨混凝土中水狄比和單方水泥用量的變化具有相同的變化規(guī)律，具體為當水灰比≤0.55時，28d和56d齡期混凝土電通量和氯離子擴散系數隨水灰比的增大(0.35-0.55)均增大，當水灰比從0.55增大到0.6

4、0時，28d齡期混凝土電通量和氯離子擴散系數增大，56d齡期時二者均減??；混凝土電通量和氯離子擴散系數隨混凝土中單方水泥用量的增加(360kg/m<'3>～480kg/m<'3>)均增大。此外，混凝土電通量和氯離子擴散系數隨含氣量的增大(2.2％～9.0％)變化幅度很小?；炷林袚饺敕勖夯液?，對于水膠比較小(0.40)的混凝土，28d齡期混凝土電通量隨粉煤灰的摻入降低，而氯離子擴散系數卻有所增加，56d齡期混凝土電通量和氯離子擴散系數隨

5、粉煤灰的摻入均降低；對于水膠比較大(0.60)的混凝土，28d、56d兩個齡期的混凝土電通量隨粉煤灰的摻入均減小，而上述兩個齡期的混凝土氯離子擴散系數均增大。對于礦渣粉混凝土，28d、56d兩個齡期的混凝土電通量和氯離子擴散系數均隨礦渣粉摻量的增加(0～60％)而減小?；炷林袚饺牍杌液?，28d、56d兩個齡期的混凝土電通量和氯離子擴散系數均顯著減小。對于雙摻礦物摻和料的混凝土，當粉煤灰摻量為20％時．，28d、56d兩個齡期的混凝土電

6、通量和氯離子擴散系數隨粉煤灰的摻入均減?。欢敺勖夯覔搅繛?0％時，28d齡期混凝土電通量減小，氯離子擴散系數增大，56d齡期時二者均減小，說明粉煤灰與其它礦物摻和料雙摻，存在一個臨界摻量，當低于臨界摻量時，粉煤灰的摻入使28d齡期混凝土電通量和氯離子擴散系數均減小；當高于臨界摻量時，粉煤灰的摻入則會導致混凝土28d電通量和氯離子擴散系數變化趨勢相反，本試驗條件下粉煤灰的臨界摻量在20％～30％之間。以上結果還表明，當水膠比≤0.55時

7、，對于各類混凝土，混凝土電通量和氯離子擴散系數均具有相同的變化規(guī)律。對電通量和氯離子擴散系數進行相關性分析，結果表明，除水膠比為0.60的混凝土和28d齡期使用低C<3>A含量抗硫酸鹽水泥拌制的混凝土外，28d和56d兩個齡期的混凝土電通量和氯離子擴散系數均具有較好的相關性，且56d齡期時二者的相關系數高于28d齡期的相關系數，當用電通量評價粉煤灰混凝土的氯離子滲透性時，如采用與其它類型混凝土相同的評價指標數值，則會夸大粉煤灰混凝土的抗

8、氯離子滲透性。碳化環(huán)境下，通過開展不同條件下混凝土快速碳化試驗，研究了混凝土碳化性能的影響因素。研究表明，混凝土碳化深度隨水灰比、含氣量的增大而增大，當含氣量大于7％時，混凝土碳化深度急劇增大，混凝土碳化深度還隨粉煤灰摻量(當粉煤灰摻量≤20％時)、礦渣粉摻量的增加而減小，但當粉煤灰摻量大于20％時，由于混凝土吸收CO<,2>氣體的能力減弱，混凝土抗碳化的能力亦減弱。影響混凝土碳化性能的宏觀性能因素主要為強度和滲透性，隨著強度的增加，混

9、凝土碳化深度有減小的趨勢，當強度小于50MPa時，混凝土碳化深度隨強度的增長顯著下降；當強度大于50MPa時，混凝土碳化緩慢?；炷撂蓟疃群碗娡康南嚓P性分析表明，二者也具有較好的相關性。 凍融環(huán)境下，以耐久性系數為混凝土抗凍性的評價依據，通過開展不同條件下的混凝土快速凍融試驗，研究了不同因素對混凝土抗凍性的影響。實驗結果表明，影響混凝土抗凍性的因素有水灰比、單方水泥用量、含氣量和粉煤灰摻量，混凝土抗凍性隨水灰比的增大、單方水

10、泥用量的增加以及粉煤灰摻量的增加而變差，而含氣量過大或過小也會降低混凝土的抗凍性，當混凝土含氣量介于4.0％～9.0％之間時，實驗混凝土均具有良好的抗凍性能，表明含氣量是影響混凝土抗凍性的最重要因素。實驗結果還表明，當混凝土中摻入粉煤灰或礦渣粉后，混凝土電通量減小，而混凝土抗凍性變差或無明顯變化，當混凝土含氣量從2.9％增大到4.8％時，混凝土電通量無顯著變化，而混凝土抗凍性卻得到明顯改善，說明電通量所表征的混凝土滲透性和抗凍性之間沒有

11、明顯的相關關系。對混凝土強度和耐久性的相關關系分析表明，強度對混凝土抗凍性也無顯著影響。硫酸鹽結晶侵蝕環(huán)境下，以砂漿為研究對象，將砂漿試件在10％濃度下的Na<,2>SO<,4>溶液中干濕循環(huán)180次后的重量損失率作為砂漿抗硫酸鹽結晶侵蝕性能的評價依據，研究了不同變化條件下砂漿的抗硫酸鹽結晶侵蝕性能，并對其影響因素進行了分析。研究結果表明，硫酸鹽結晶侵蝕環(huán)境下，砂漿試件的重量損失率隨水灰比的增大(0.35～0.55)而增大，隨膠砂比的減

12、小(1：1.5～1：3.5)先增大再減小，當膠砂比為1：2.5時，重量損失率為最大值，砂漿中摻入粉煤灰后，砂漿試件的重量損失率隨粉煤灰摻量的增加(0～40％)先減小再增大，當粉煤灰摻量為10％時，砂漿的重量損失率最小，礦渣粉摻量對砂漿抗硫酸鹽侵蝕性能的影響規(guī)律與粉煤灰摻量的影響相似，即隨著礦渣粉摻量的增加(0～60％)，砂漿試件的重量損失率先減小再增加，當礦渣粉摻量為15％時，重量損失率為最小值。從強度與砂漿試件的重量損失率的變化規(guī)律及

13、其相關性分析可以得出，強度與砂漿試件的抗硫酸鹽結晶侵蝕性能具有良好的相關性，即強度越高，砂漿的抗硫酸鹽結晶侵蝕性能越好。滲透性也是影響砂漿抗硫酸鹽結晶侵蝕性能的重要因素。 根據以上研究成果，初步建立了不同環(huán)境下混凝土耐久性能的評價指標體系。氯鹽環(huán)境下，可選擇氯離子擴散系數來評價混凝土耐久性；當混凝土水膠比≤0.55時，也可選用56d電通量來評價混凝土耐久性，但對于摻加粉煤灰的混凝土，應降低電通量評價指標數值。碳化環(huán)境下，選用強度