机制砂掺量对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能影响.docx

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1、机制砂掺量对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能影响摘要：采用抗折劣化系数、抗压劣化系数两个指标从宏观上研究了不同机制砂掺量对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能的影响，并采用孔结构分析仪从微观孔结构上探讨了机制砂混凝土的孔结构与其抗硫酸盐侵蚀性能的关系。结果表明：随着机制砂掺量的增加，混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能呈现出先上升后下降的趋势，且当机制砂掺量为50%,混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能最佳；机制砂混凝土的平均孔径和表面分形维数与其抗硫酸盐侵蚀性能有较高的相关性，平均孔径越小混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能越好，表面分形维数越大抗硫酸盐侵蚀性能也越好。关键字：混凝土;机制砂掺量；硫酸盐侵蚀；平均孔径；表面分形维数Effectsof

2、manufacturedsanddosageonsu1fateattackresistanceofconcrete1iangYong-ningzZhangShan(Co11egeofCivi1Engineering,FuzhouUniversity,Fuzhou,FujianProvince350108,China)Abstract:Thesu1fateresistancecapacityofconcretewithdifferentamountofmanufacturedsandfromthemacroisstudiedbasedonbendingdegradationcoefficient

3、,compressivedegradationcoefficient.Andthemicrosopicmethodisusedbasedonporestructureana1yzertoana1ysethere1ationshipbetweenporestructureandsu1fateresistancecapacityofmanufacturedsandconcrete.Theexperimenta1resu1tsshowthat:Thesu1fateresistancecapacityofconcreteistakingonthetrendofrisingfirst,thendropp

4、ingwiththeincreaseofmanufacturedsandmixingamount.Andthesu1fateresistancecapacityofconcreteisbest,whenthemixingamountis50%.Thesu1fateresistancecapacityofmanufacturedsandconcretehasahighcorre1ationwiththeaverageporesizeandsurfacefracta1dimension.Thesma11ertheaverageporesize,thebetterthesu1fateresistan

5、cecapacityandthethebiggerthesurfacefracta1dimension,thebetterthesu1fateresistancecapacity.Keywords:Concrete;Amountofmanufacturedsand;Su1fateattack;Theaverageporesize;Thesurfacefracta1dimension1前言天然砂作为一种不可再生资源，正面临着日益短缺的状况，有些地方甚至到了无砂可用的地步，因此机制砂作为一种替代天然砂的资源己越来越受到重视。目前，机制砂混凝土在很多工程中使用，如湖南怀新高速公路和株六线铁路的高架桥

6、及玉蒙铁路的混凝土结构物中使用大量的机制砂混凝土。然而随着机制砂混凝土的大量使用，机制砂混凝土的耐久性也应该引起重视。研究表明，相对于天然砂来说机制砂颗粒表面粗糙，级配不合理，会对混凝土的工作性能、力学性能特别是耐久性能产生影响。硫酸盐侵蚀作为混凝土耐久性的重要内容，一直受到国内外学者的广泛关注。目前针对机制砂混凝土的耐久性研究，主要集中在抗渗性和抗冻融性，而在抗硫酸盐侵蚀方面研究的还比较少。PMShanmugavadivu等人研究表明，在硫酸盐侵蚀作用下机制砂混凝土的质量和强度损失率都要比天然砂混凝土的低。1iBeiXing等人研究了石粉对机制砂混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能的影响，结果表明，石粉

7、的加入可以提高机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀能力。刘2、孔结构测试方法本试验采用北京金埃谱公司生产的V-Sorb2800孔结构分析仪。吸附介质为氮气，利用氮吸附法测得标养后机制砂混凝土的孔结构参数。2.5、评价指标本文机制砂混凝土抗硫酸盐侵蚀的评价指标主要包括：抗折劣化系数、抗压劣化系数,具体公式如下所示。1、强度劣化系数K=左为一标养28d后混凝土的强度；力一某侵蚀龄期混凝土的强度（T=1、2、3、4、5、6月）；K混凝土强度劣化系数。3试验结果分析3.1、不同机制砂掺混凝土的强度劣化系数不同机制砂掺量混凝土在硫酸钠溶液中浸泡后各龄期的抗折劣化系数和抗压劣化系数变化规律见图3-1和图3-2。III

8、IIII0123456时间（月）图3T不同机制砂掺量混凝土的抗折劣化系数1.20-10.90-I111111111I-110123456时间（月）图3-2不同机制砂掺量混凝土的抗压劣化系数505.09,911O.从图3-1和图3-2中可以看出，混凝土的抗折和抗压劣化系数呈现出先上升后下降的趋势。这主要是由于在侵蚀初期硫酸钠溶液进入到混凝土内部与水泥水化产物发生反应，生成钙矶石和石膏等产物，而钙矶石和石膏的体积都比反应前混凝土本身体积大，这些产物填充了混凝土的内部孔隙，使混凝土变得更加密实，因而在侵蚀初期混凝土的抗折强度和抗压会有明显的提高；但随着钙矶石和石膏的继续生成，混凝土内部没有足够的空间

9、来容纳这些生成物，一旦内部孔隙被这些产物填充满并继续填充就会在混凝土内部产生膨胀内应力，当内应力到达一定程度时会使混凝土形成裂缝,而形成的裂缝又会加速硫酸根离子侵入到混凝土内部，从而形成了恶性循环侵蚀混凝土，因此到了侵蚀后期混凝土的抗折和抗压劣化系数开始下降。在经过六个月的侵蚀后，除了JZ5O的抗折劣化系数和抗压劣化系数大于1外，其余各组均小于或等于1。从图可知，JZOJZ25、JZ75、JZIoO的抗折劣化系数曲线的变化规律比较相似，在三个月前抗折劣化系数迅速上升，在三个月时强度达到最大，在三个月后又快速下降。其中JZ1Oo的抗折劣化系数在下降段下降速度最快，在五个月后抗折劣化系数就已小于1

10、，说明其抗硫酸盐侵蚀能力相对其他几组来说较差。JZ50的抗折劣化系数曲线相比其余各组明显较平稳，在前四个月抗折劣化系数一直增大，在第四个月时强度达到最大，在侵蚀六个月后的抗折劣化系数还是大于1,说明其抗硫酸盐侵蚀性能较好。若以强度劣化系数来评价不同机制砂掺量混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能，可以得出JZ50JZ75JZ25JZ0JZ100o混合砂混凝土（JZ25、JZ50、JZ75）的抗硫酸盐侵蚀效果要比天然砂混凝土（JZO）和全机制砂混凝土（JZ1OO）好,这可能是因为混合砂的级配要优于天然砂和机制砂，从而使配制而成的混凝土更加密实，更能抵御SCV-进入混凝土内部。JZ50在各组混凝土中表现出了最佳

11、的抗硫酸盐侵蚀性能，这可能是因为机制砂掺量为50%的混合砂与水泥浆和粗骨料结合的最好，使混凝土内部的孔隙减小，提高了混凝土的密实度。3.4、 机制砂混凝土孔结构与抗硫酸盐侵蚀性能的关系3.4.1 平均孔径与侵蚀六个月后强度劣化系数的关系不同机制砂掺量混凝土的平均孔径见表3-1和图3-4o表不同机制砂掺量混凝土的平均孔径（nm）14.521814.238413.547713.852015.2462JZOJZ25JZ50JZ75JZ100机制砂混凝土图3-4不同机制砂掺量混凝土的平均孔径从表3-1和图3-4可以看出，随着机制砂掺量的增加，混凝土的平均孔径呈现出先减小后增大的趋势，当机制砂掺量为50

12、%时，平均孔径达到最小，而且JZ25和JZ75的平均孔径比JZO和JZ1oo的都小。这表明，机制砂和天然砂互掺可以使混凝土的平均孔径减小，优化了混凝土的孔结构，从而提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。为了能更清楚地反映混凝土的平均孔径与其抗硫酸盐侵蚀性能之间的关系，现建立不同机制砂掺量混凝土的平均孔径与六个月后抗折劣化系数和抗压劣化系数之间的关系，如图3-5和图3-6所示。13.413.613.814.014.214.414.614.815.015.215.4平均孔径(nm)13.413.613.814.014.214.414.614.815.015.215.4平均孔径(run)图3-5平均孔径与抗折劣化系数图3-6平均孔径与抗压劣化系数从图3-5和图3-6可以看出，随着平均孔径的增加，混凝土的抗折劣化系数和抗压劣化