玄武巖纖維對水泥砂體的抗氯鹽侵蝕試驗(yàn)研究

玄武巖纖維對水泥砂體的抗氯鹽侵蝕試驗(yàn)研究

0玄武巖纖維與水泥基的復(fù)合玄武巖纖維是一種新型、環(huán)保型的有機(jī)纖維材料，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于土木工程行業(yè)。玄武巖纖維和水泥基的復(fù)合可使水泥制品所固有的脆性問題得到改善而提高水泥基材料的性能。有研究表明:玄武巖纖維的摻入對水泥基材料自身存在的易收縮開裂,抗折、抗壓強(qiáng)度低及韌性差等均有明顯的改善作用。本研究主要通過試驗(yàn),研究玄武巖纖維的摻入對混凝土構(gòu)件在人工氣候及彎曲荷載作用下抗氯鹽侵蝕的效果。1試驗(yàn)設(shè)計1.1細(xì)度模數(shù)及養(yǎng)護(hù)水試驗(yàn)用水泥:錢潮32.5級復(fù)合硅酸鹽水泥;粗骨料:最大粒徑為40mm的碎石;細(xì)骨料:細(xì)度模數(shù)為2.5的中砂;拌合水和養(yǎng)護(hù)水:杭州當(dāng)?shù)刈詠硭?。所用玄武巖纖維為橫店集團(tuán)上海俄金玄武巖纖維有限公司的連續(xù)玄武巖纖維(無捻粗紗),單絲直徑12~15μm,拉伸強(qiáng)度4100~4500MPa,密度2.8g/cm3。混凝土配合比,如表1所示。1.2混凝土梁的制作和養(yǎng)護(hù)本文試驗(yàn)設(shè)備為人工模擬氣候環(huán)境試驗(yàn)室,室內(nèi)尺寸為3500mm×4100mm×2000mm,可模擬7種人工環(huán)境。試驗(yàn)構(gòu)件為鋼筋混凝土梁,其尺寸為100mm×150mm×1100mm。試驗(yàn)梁底部配筋2準(zhǔn)8的鋼筋,架立筋為2準(zhǔn)8的鋼筋,箍筋為準(zhǔn)6@150,混凝土保護(hù)層為25mm。試驗(yàn)梁采用兩點(diǎn)加載法,具體加載位置見圖1。所加荷載為混凝土梁實(shí)際開裂荷載的80%和50%。試驗(yàn)中采用5%的鹽霧從上部向下噴灑,以達(dá)到加速腐蝕的效果。設(shè)置的噴霧腐蝕時間為2h,干燥腐蝕46h;按表2中的環(huán)境依次循環(huán),即每經(jīng)歷4個氣候環(huán)境即為一個大循環(huán)(8d,相當(dāng)于自然時間1年)。根據(jù)上述混凝土配合比制作6根混凝土梁,編號分別為LB1,LB2,LB3,LC1,LC2,LC3。其中LB1,LB2,LB3為摻加體積摻量(與水泥體積比)0.1%,長度為15mm的玄武巖纖維混凝土梁;LC1,LC2,LC3為無纖維混凝土梁。試驗(yàn)梁LB1,LC1為不放入人工氣候試驗(yàn)室的對比梁,在養(yǎng)護(hù)28d后就進(jìn)行破壞試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)所得的開裂荷載,再按上述加載方法對剩余4根梁進(jìn)行加載。所加荷載大小見表3。構(gòu)件LB2,LB3,LC2,LC3養(yǎng)護(hù)28d,在放入人工氣候試驗(yàn)室之前先對其側(cè)面及兩端涂抹環(huán)氧樹脂進(jìn)行隔離,上下表面不涂以作為腐蝕時氯離子的入侵面。4根梁在人工氣候試驗(yàn)室內(nèi)放置80d,即經(jīng)歷10個大循環(huán)。在澆筑混凝土梁的同時,對應(yīng)是否摻加玄武巖纖維混凝土分別制作3個150mm×150mm×150mm立方體試件,以比較摻加纖維后混凝土抗壓強(qiáng)度的變化。經(jīng)28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后,按照規(guī)程測定,測得摻纖維混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度為20.1MPa,無纖維混凝為18.8MPa。摻加玄武巖纖維可提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。2自由氯離子濃度的測定為避免制作時材料不均勻等隨機(jī)性影響,于純彎段取得兩個準(zhǔn)30mm芯樣,以其濃度的平均值進(jìn)行分析。以上述LB2,LB3,LC2,LC3梁為分析對象,將混凝土芯樣從外側(cè)逐步向內(nèi)側(cè),將混凝土芯樣按2mm的規(guī)格,磨成粉末,磨取混凝土芯樣前30mm的粉末,后置于烘箱內(nèi)2h,取出冷卻至室溫待用?；炷林凶杂陕入x子濃度用美國Thermo720A酸度計測定。圖2、3分別是梁LB2,LB3,LC2,LC3的受壓區(qū)與受拉區(qū)混凝土中自由氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)(占混凝土質(zhì)量百分?jǐn)?shù))隨深度的變化。由于該人工模擬氣候環(huán)境試驗(yàn)室是從上向下噴霧,受壓區(qū)處于上面,其混凝土中氯離子濃度絕對值高于只受鹽霧腐蝕的受拉區(qū)。但在總體上,上述氯離子濃度隨距離表面深度的增加而降低。3混凝土受拉區(qū)的氯離子濃度從圖2、3可知,玄武巖纖維摻加梁對混凝土抗氯鹽侵蝕具有良好的抵抗作用。4根試驗(yàn)梁所加荷載大小為LB2>LB3>LC2>LC3,從理論上分析,在受壓區(qū),荷載越大,使受壓區(qū)混凝土密實(shí),限制了混凝土的微裂縫的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致氯離子侵蝕困難,在同一深度使氯離子濃度減小;在受拉區(qū),混凝土受拉應(yīng)力作用,荷載越大,混凝土受拉區(qū)越容易開裂,使氯離子侵蝕混凝土容易,從而在同一深度導(dǎo)致混凝土氯離子濃度增加。從圖2可知,在混凝土受壓區(qū),摻加玄武巖纖維的混凝土梁中所占的氯離子濃度少于無纖維混凝土梁中的濃度?；炷林新入x子濃度大小為LC3>LC2>LB3>LB2,且它們的各自峰值濃度分別為0.4013%,0.3734%,0.3247%,0.2557%。雖然摻加玄武巖纖維可使混凝土的抗壓強(qiáng)度增加,但仍不足以彌補(bǔ)由所加荷載大小引起的差異。在混凝土受拉區(qū),從圖3可見,氯離子濃度大小為LB2>LC2>LC3>LB3,他們各自的峰值濃度分別為0.1973%,0.1839%,0.1325%,0.1766%。雖然LB3的峰值濃度比LC3大,但由于混凝土中大部分同一深度的氯離子濃度都是LB3小于LC3,因此仍可認(rèn)為LC3的氯離子濃度比LB3的大。梁LB3所加荷載大于梁LC2和LC3,但在混凝土中所具有的氯離子濃度含量卻低于梁LC2和LC3,因此說明,一定荷載條件下,在混凝土梁中摻加玄武巖纖維,可有效的抵抗氯離子的侵蝕。4抗氯鹽侵蝕能力本文研究人工氣候試驗(yàn)室的4根混凝土梁,對它們各自純彎段混凝土芯樣中所占有氯離子濃度進(jìn)行分析,得出的主要結(jié)論:(1)相同構(gòu)件,所受荷載越大,受壓區(qū)混凝土氯離子濃度越小;受拉區(qū)氯離子濃度越大。(2)在一定荷載條件下,摻加玄武巖纖維混凝土梁比無纖維