碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验研究.docx

碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验研究林华艺，林旭健，季韬，梁咏宁，程可佳，郑文元，朱木强（福州大学土木工程学院，福建福州350116）摘要：通过孔结构、抗渗性和硫酸盐腐蚀试验，研究了碱矿渣陶粒混凝土的密实性，以及受硫酸盐腐蚀混凝土的退化性能。研究结果表明，对于同种骨料，碱矿渣混凝土的密实性优于普通混凝土；对于同种水泥，陶粒混凝土的电通量较高，其密实性比石子混凝土的差。混凝土在硫酸盐溶液中浸泡会使混凝土强度先提高再降低，但碱矿渣混凝土强度下降幅度比普通混凝土的小，且碱矿渣陶粒混凝土的下降幅度比碱矿渣石子混凝土的小。碱矿渣陶粒混凝土具有较好的耐硫酸盐腐蚀能力。关犍词：孔结构；抗渗性；硫酸盐腐蚀：密实性；碱矿液陶粒混凝土中图分类号：TU528.2Experimenta1studyfortheCompactibi1ityandsu1fatecorrosionofa1ka1i-activateds1agceramsiteconcrete1INHua-yi,1INXun-jian,JITao,1IANGYong-ning,CHENGKe-jia,ZHENGWen-yuan,ZHUMu-qiang（1.Co11egeofCivi1Engineering.FuzhouUniversity.Fuzhou.Fujian350116,China）Abstract：Bytheporestructuretest,theanti-permeabi1itytestandsu1fatecorrosiontestofa1ka1i-activateds1agceramsiteconcrete,theCompactibi1ityanddegradationundersu1fatecorrosionofconcretewerestudied.Theresu1tsshowthat,theCompactibi1ityofa1ka1i-activateds1agconcreteisbetterthanthatofordinaryconcreteforthesamekindofaggregate.Theceramsiteconcretehashighere1ectricf1ux,anditsCompactibi1ityisworsethangrave1concreteforthesamekindofcement.Theconcretestrengthincreasesfirst1y,andthendecreasesundersu1fateso1ution;However,thedecendingstrengthva1ueofa1ka1i-activateds1agconcreteissma11erthanthatofordinaryconcrete,andhedecendingstrengthva1ueofa1ka1i-activateds1agceramsiteconcreteissma11erthanthata1ka1i-activateds1aggrave1concrete.Therefore,thea1ka1i-activateds1agceramsiteconcretehassuperiorsu1phatecorrosionresistance.Keywords：porestructure,anti-permeabi1ity,su1fateattack,Compactibi1ity,a1ka1i-activateds1agceramsiteconcrete0引言硅酸盐水泥是建筑工程中不可或缺的建筑材料，其用量之大，使之成为人类使用量最大的人工材料。但随着我国建材行业的发展和国家政策的调整，建筑材料逐渐转向环保、节能、无污染。在绿色材料发展潮流的冲击之下，硅酸盐水泥存在的不足显露出来：一方面，能源与资源消耗大，另一方面，熟料搬烧过程中会释放大量温室气体，对环境污染极大【"J。因此，研究胶凝材料制备的新原理，加强工业废渣的利用研究，是一项既具有科学意义，又具有实际意义的工作3M。20世纪30年代，PUrdOn等研究发现，少量NaOH在水泥硬化过程中可起催化作用，使水泥中铝硅酸盐易溶而形成硅酸钠和偏铝酸钠，进一步与氢氧化钙反应形成水化硅、铝酸钙，使水泥硬化并重新生成NaoH,催化下一轮反应，由此提出“碱反应”理论。此后，前苏联开展大量相关研究，开发新型碱矿渣水泥，我国与20世纪80年代也开始相关研究，取得大量的研究成果。1项目来源：国家自然科学基金资助（51479036）作者简介：林华艺（1990）男，福建人，研究生，工程力学专业通讯作者：季韬（1972-）,男，福建人，博士，教授，主要从事结构工程研究，it72大量的研究和实践发现，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣水泥具有低需水量，低水化热，强度高，耐久性好，护筋性优良，优越的负温硬化性能等优点件I1陶粒混凝土属于高性能轻骨料混凝土，比传统混凝土轻20%以上，而且耐久性好。从建筑节能方面考虑，其能耗将节约40%60%。另外轻骨料原料主要为工业废渣，可以节约碎石的消耗，也是一种有利于环境保护、可持续发展的需要。目前，还没有学者研究碱矿渣水泥在轻骨料混凝土中的性能，对于碱矿渣水泥在混凝土中的应用也是比较少的，本文将通过孔结构试验、抗渗性试验和硫酸盐腐蚀试验等，着重研究碱矿渣陶粒混凝土的密实性及受硫酸盐腐蚀退化性能。1 试验研究1.1 试验材料1)水泥：采用的水泥为福建炼石牌42.5R普通硅酸盐水泥，水泥的各项性能指标见表1,成分组成见表2；2)细骨料：采用闽江河砂，根据标准建筑用砂(GBzT14684-2001)测得细骨料的各项技术指标见表3,颗粒级配见表4。3)粗骨料：所用普通石子按照建筑用卵石、碎石(GBT146852001)1网规定的方法对石子的各项指标进行测定，其各项指标、级配见表5和表6所示。选用的陶粒为湖北宜昌宝珠陶粒开发有限责任公司生产的圆球型页岩陶粒。参照标准轻集料及其试验方法(GB/T17431.2-1998)M测定轻骨料陶粒的基本性能指标，圆球型页岩陶粒的各项技术指标和级配分别如表7和表8所Zjxo4)矿渣：所用矿渣为泰宇混凝土厂提供，其主要化学成分及基本指标见表9和表10。5)水：所用水为福州地区的自来水。6)碱激发剂：NaOH由北京康普汇维科技有限公司生产，为颗粒状，纯度为99%oNa2SO4采用上海埃彼化学试剂有限公司生产的无水硫酸钠，为颗粒状，纯度为99%oNa2SiO3采用液体水玻璃，固体含量为33.7%,其中Na2SiO3含量为25.86%,NazO含量为7.84%,模数为3.3。表1水泥各项性能指标Tab.1Propertiesofcement表观密度比表面积烧失量1o1初凝/终凝时间抗折强度(MPa)抗压强度(MPa)(kgm3)(m2kg)(%)(min)3d28d3d28d30503601.06125/1855.78.427.545表2水泥组分Tab.2Chemica1compositionofcement水泥组分熟料二水石膏粉煤灰石灰石矿渣含量()82.55.54.04.04.0表3细骨料各项技术指标Tab.3Propertiesoffineaggregate细度模数堆积密度(kg/m表观密度(kg3)粒径(mm)2.514812590<5表4细骨料的颗粒级配Tab.4Gradationoffineaggregate筛子孔径(mm)分计筛余()累计筛余()4.7500.02.360.50.51.182.83.30.604649.30.3045.194.40.155.199.5VO.】50.5100表5普通石子的技术指标Tab.5Propertiesofceramsite衣观密度(kgm3)堆积密度(kg/I/)吸水率()压碎值()266015320.28.45%表6普通石子的级配表(分计筛余)Tab.6Gradationofnatura1coarseaggregate粒径2.36mm4.75mm9.5mm16mm19mm分计筛余()08.3682.98.740表7圆球型页岩陶粒的各项技术指标Tab.7Propertiesofceramsite表观密度堆积密度筒压强度种类空隙率()1h24h吸水率()(kgm3)(kgm3)(MPa)宜昌圆球型14608455.642.12.0/4.06表8圆球型页岩陶粒的颗粒级配Tab.8Gradationofceramsite筛孔直径<5mm5mmIOmm16mm2()mm陶粒类型、分计筛余1385380宜昌圆球型累计筛余100996180表9矿渣主要化学成分Tab.9Chemica1compositionofs1ag氧化物SiO2CaOAhOjMgOTio2MnO含量()32.8537.4413.0110.782.150.37表10矿渣各项技术指标Tab.10Thepropertiesofs1ag基本指标碱度系数(Mo)质量系数(KKe)活性系数(MU)实测值1.0511.7310.391.2 试验配合比采用两组碱矿渣水泥作为研究对象,一个是中性钠盐碱矿渣水泥,各组分比例为Na2SO410%.普通硅酸盐水泥5%、矿渣85%,另一个是以Na2SO4和NazSiCh作为凝合剂激发剂的碱矿渣水泥,各组分的比例为Na2S047.5%Na2SiO32.5%,普通硅酸盐水泥5%、矿渣85%,并以普通硅酸盐水泥作为基准组进行参考。采用两种骨料作为研究对象，分别为天然碎石和页岩陶粒。参考普通混凝土配合比设计规程(JGJ55-2011)M轻骨料混凝土技术规程(JGJ51-2002)U61和文献M设计混凝土配合比，并利用正交试验对水泥用量、净水灰比、体积砂率等参数进行优化，最终选定水泥用量为480kg,净水灰比为0.35,体积砂率为0.35。试验配合比见表11。表11中性钠盐碱矿渣混凝土配合比(kgm3)Tab.11MixproportionOfneutra1sodium-sa1ta1ka1i-activateds1ag(AAS)cementconcrete(kgm3)编号水泥陶粒砂水JZT480638607168编号水泥石子砂水JZS4801157607168编号Na2SO4Na2SiO3NaOH矿渣水泥陶粒砂水FHT367.14.940824638607168编号Na2SO4Na2SiOjNaOH矿渣水泥石子砂水FHS367.14.9408241157607168JZT表示采用普通硅酸盐水泥和陶粒制成的混凝±。JZS表示采用普通硅酸