【2017年整理】粉煤灰对混凝土护筋性的复合影响.doc

粉煤灰对混凝土护筋性的复合影响 摘要:针对粉煤灰(FA)提高抗渗性而降低碱度对混凝土护筋性存在矛盾的复合作用,通过不同粉煤灰掺量下混凝土的氯离子渗透性、碱度和干湿循环下钢筋的腐蚀电位、加速腐蚀条件下混凝土的开裂时间和最大阳极电流等的试验测定来研究FA掺量对混凝土护筋性的复合影响。结果表明,随FA掺量增加0~40%),混凝土pH值逐渐降低而抗渗性逐渐提高,尽管掺40%FA混凝土的抗渗性高于掺30%FA的混凝土,但前者的护筋性下降。混凝土护筋性不仅取决于抗渗性,还与基体内能否保持较高的碱度有关。为保证混凝土的高碱性和护筋性,FA掺量不宜超过40%。而FA掺量30%的混凝土不仅有高的碱度和抗氯离子渗透性,还有很好的护筋性。 关键词:粉煤灰;护筋性;碱度;氯离子渗透;腐蚀 0 前言 钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土构筑物破坏最重要的原因之一,它往往决定了结构的服役寿命。在通常情况下,混凝土内部的高碱性环境使钢筋表面形成一层γ-Fe2O3保护膜,从而保护钢筋免受腐蚀。然而,当外界氯离子通过混凝土保护层渗透到钢筋表面并达到某一临界浓度时,钝化膜会被破坏,在氧、水分存在的条件下,钢筋将发生电化学锈蚀。研究表明:钢筋去钝化的关键在于[Cl-]/[OH-]的比值,即Cl-、OH-在钢筋表面争取Fe2+时谁占优势。如果钢筋周围的混凝土孔隙液中OH-浓度高(即pH值高)则钝化占优势;反之则去钝化占优势。因此,Cl-引起混凝土中钢筋去钝化腐蚀并不单纯取决于混凝土孔隙液中的游离Cl-浓度,更重要的在于[Cl-]/[OH-]比值。 粉煤灰因其良好的形态效应、活性效应以及微集料效应已广泛应用于钢筋混凝土建筑工程。粉煤灰与水泥水化生成的Ca(OH)2发生二次水化反应使基体和界面过渡区的孔径细化,使混凝土更加密实,从而提高混凝土的抗Cl-迁移渗透能力,使Cl-等有害离子难以侵入。与此同时,粉煤灰水化时会消耗基体中Ca(OH)2,降低孔隙液中OH-浓度,在同样的Cl-浓度下会增加[Cl-]/[OH-]的最终比值和增加Cl-的相对去钝化优势,这对混凝土的护筋性是不利的。因此,粉煤灰混凝土的护筋性不能单由抗渗性来评价,而应从粉煤灰提高混凝土抗渗性和降低碱度的复合影响来研究得出。 本试验通过测定不同粉煤灰掺量下,混凝土的Cl-渗透系数、孔隙液碱度以及干湿循环下混凝土中钢筋腐蚀电位变化、加速腐蚀条件下混凝土保护层开裂的时间和最大阳极电流等试验内容来确定粉煤灰掺量对混凝土保护内部钢筋不受锈蚀的复合影响。并试图确定粉煤灰的最佳掺量范围,以便既能明显提高混凝土抗Cl-渗透性,又能维持内部相对较高的碱度。 1试验研究方法 1.1原材料及配比 (1)水泥:42.5级普通硅酸盐水泥,28d抗压强度为46.8MPa,化学组成见表1。 (2)细集料:湘江河砂,中砂,细度模数2.7,Ⅱ区级配合格。 (3)粗集料:为了减少粗集料的影响,突出粉煤灰水泥浆体对混凝土抗钢筋锈蚀能力的影响,取最大粒径为10mm的石灰石碎石。 (4)掺合料:粉煤灰(FA)为湖南某电厂产Ⅰ级灰,烧失量3.5%,比表面积5400cm2/g,化学组成见表1。 (5)配合比:水胶比0.44,砂率40%,胶凝材料用量为420kg/m3,其中粉煤灰等量取代水泥的量分别为:0、10%、20%、30%、40%。 1.2试验方法 1.2.1混凝土pH值测定 从不同龄期的混凝土试样中钻孔取粉,并注意在钻孔时应避免直接钻取粗骨料。粉末过孔径为0.08mm方孔筛,称取5g过筛粉末溶于锥形瓶内的50g蒸馏水中,用橡皮塞塞紧瓶口以防碳化;在随后的2h内每隔约5min摇匀一次,静置24h后过滤,用pH计测定滤液的pH值。每组取样三个,分别测定各自pH值后求平均值。 1.2.2氯离子迁移渗透试验 采用NTBUILD492非稳态Cl-迁移渗透仪测定混凝土的Cl-渗透系数。钻芯取直径100mm±1mm、高度h=50mm±2mm的圆柱体作试件。阴极溶液为质量分数10%的NaCl溶液,阳极溶液为0.3M的NaOH溶液。试件外表面浸在阴极溶液中。试验保持在20～25℃,通电测初时电流。通电结束,用自来水冲洗试件,轴向劈开后,喷0.1M的AgNO3溶液。约15min后白色AgCl在劈裂面可见时,从中间至两边每间隔10mm共测量7个渗透深度,精确到0.1mm。根据简化公式,可计算出Cl-迁移渗透系数。 1.2.3半电池电位试验 试验的目的是测定混凝土在干湿循环条件下,其内钢筋的腐蚀电位变化。 成型100mm×300mm的圆柱体混凝土试件,将20mm×250mm钢筋一端埋置于混凝土正中央并距底面5cm。试件24h后脱模,标准养护28d后开始干湿循环。将试件浸没在温度(20±2)℃、质量分数5%的NaCl溶液7d后,在温度(20±2)℃、相对湿度50%的干燥室中干