早龄期玄武岩纤维混凝土的盐腐蚀性能

鲁兰兰,魏洁,毕巧巍

(1.大连交通大学 后勤处，辽宁 大连 116028； 2.大连交通大学 土木与安全工程学院，辽宁 大连 116028)*

早龄期玄武岩纤维混凝土的盐腐蚀性能

鲁兰兰1,魏洁2,毕巧巍2

(1.大连交通大学 后勤处，辽宁 大连 116028； 2.大连交通大学 土木与安全工程学院，辽宁 大连 116028)*

为研究硫酸盐对早龄期玄武岩纤维混凝土的腐蚀性能的影响，对标准养护及两种不同浓度硫酸盐溶液腐蚀下的不同纤维体积掺量的混凝土试件进行了抗压强度的测定，并计算其抗压腐蚀系数K，结果表明：玄武岩纤维对早龄期混凝土的抗压强度提高不明显，且抑制了混凝土抗压强度的发展；在硫酸盐腐蚀液中早龄期混凝土的抗压强度随着玄武岩纤维掺量的增加呈下降趋势，但未随着腐蚀时间的延长而下降.

混凝土；早龄期；玄武岩纤维；硫酸盐腐蚀

0 引言

混凝土耐久性劣化主要表现形式有：冻融循环，侵蚀性化学物质的腐蚀，碱集料反应，碳化，淡水腐蚀等，其中硫酸盐腐蚀是造成混凝土耐久性劣化的重要原因之一[1].尤其我国盐渍土地区较多，某些海水及地下水中硫酸盐含量较高，混凝土工程受硫酸盐侵蚀严重，导致其耐久性劣化，设计寿命缩短，造成了巨大的经济损失.目前国内外大量文献都是关于对硬化后的混凝土硫酸盐腐蚀的报道[2]，但是某些工程的混凝土建筑在早期未充分硬化便已经处于硫酸盐腐蚀环境中，并且已有研究人员发现纤维的掺入可以有效改善硫酸盐对混凝土的腐蚀状况，但是纤维种类和掺量不同都会对其产生不同的影响[3].故本文对早龄期玄武岩纤维混凝土盐腐蚀性能进行了研究，以其为后续的相关研究提供一定的参考.

1 试验方法

1.1 试验背景

大连是个沿海城市，目前国内外大量文献都是关于对硬化后的混凝土硫酸盐腐蚀的报道，但是某些工程的混凝土建筑在早期未充分硬化便已经处于硫酸盐腐蚀环境中.比如近几年的大型工程跨海大桥、海底隧道，很多时候都是在混凝土未达到充分硬化时，就已经与海水充分接触，那么不可避免的就要受到硫酸盐的腐蚀.本试验就是研究硫酸盐对早期混凝土的抗压强度及参入纤维后对早期混凝土抗压情况的影响.

1.2 试验材料和配合比

水泥为大连小野田水泥有限公司生产的P.0 42.5普通硅酸盐水泥；砂子采用的是大连河砂，细度模数为2.63；粗骨料采用连续级配的石灰岩碎石，粒径为5～20 mm；减水剂为大连西卡建筑材料有限公司生产的聚羧酸高效减水剂；玄武岩纤维为浙江石金玄武岩纤维有限公司生产的短切玄武岩纤维，密度为2.65 g/cm3，长度为20 mm. 试验配制混凝土为C50，配合比见表1.

表1 混凝土配合比 kg/m3

1.3 腐蚀溶液的配制

根据重量法将1 kg无水硫酸钠固体颗粒加入到9 kg水中，配制成10%的硫酸钠溶液.同样的方法配制浓度为20%的硫酸钠溶液.采取单卧轴砼搅拌机搅拌 ，制备各实验组100 mm×100 mm×100 mm的立方体试块，养护24 h拆模后，分别将其放置在清水、10%Na2SO4溶液、20%Na2SO4溶液中，腐蚀天数分别设定为3、7、14、28 d.测其腐蚀后的抗压强度，并计算抗压腐蚀系数[4].

2 试验结果与分析

经过不同设定时间的浸泡，试验测得各实验组试件在不同浓度腐蚀溶液中各腐蚀龄期的抗压强度值与抗压强度腐蚀系数如表2.

表2 硫酸盐腐蚀环境中BFRC抗压强度(MPa)与腐蚀系数试验结果

2.1 硫酸盐溶液浓度对早龄期BF混凝土抗压强度的影响

从表中数据可知：早龄期混凝土在清水中的抗压强度比硫酸盐溶液中的抗压强度高，且随着溶液浓度的升高，早龄期混凝土的抗压强度呈降低的趋势.表明了硫酸盐溶液对早龄期的素混凝土和玄武岩纤维混凝土都产生了一定的腐蚀性，抑制了其强度的发展.这是由于硫酸钠在早龄期混凝土还未充分硬化过程中，生成了三硫型水化硫铝酸钙(钙矾石)[5- 6]，形成巨大膨胀力，造成了整体结构疏松，进而导致混凝土的抗压强度降低.

2.2 腐蚀时间对早龄期BF混凝土的抗压强度影响

根据表2中数据分别绘制出图1～图4.

从图1中可知：同一浓度的硫酸盐溶液中各实验组随着龄期的增长，抗压强度成上升的趋势，但腐蚀系数呈下降的趋势.说明随着腐蚀时间的延长，受硫酸盐腐蚀程度越来越深.这是由于早龄期混凝土还在不断受硫酸盐的侵蚀，内部不断在生成钙矾石.但是早龄期的混凝土也在不断的进行水化，其水化速度要大于腐蚀速度，故而同浓度的硫酸盐溶液中的试件强度未随着龄期的延长而下降[7].

图1 20% Na2SO4溶液中的抗压强度和腐蚀系数

2.3 纤维掺量对早龄期BF混凝土的抗压强度影响

(1)从图2中可以看出，玄武岩纤维对早龄期混凝土的抗压强度增强效果不明显，当玄武岩纤维体积掺量为0.05%时，28 d的抗压强度较素混凝土提高了1%，而当玄武岩纤维体积掺量增加到0.1%时，其28 d的抗压强度却降低了.这是由于纤维掺量的增加，而表面积也在增加，导致没有足够的水泥浆体包裹，导致密实性下降，气孔增多，影响了强度.

图2 试件在清水中的抗压强度

而且玄武岩纤维抑制了混凝土的早期强度，BF1和BF2两组试件的7 d抗压强度分别是其28 d的77.1%、77.4%，而素混凝土试件的7 d抗压强度是其28d的81.7%，这是由于早期混凝土水化程度较低，纤维与混凝土内部连接不紧密，增加了混凝土内部缺陷，抑制了混凝土的早期强度，但随着龄期的延长，混凝土水化进一步加强，纤维效果有所体现，故而其强度有所提高[8- 10].

(2)从图3、图4中可以看出，腐蚀溶液中早龄期混凝土的抗压强度随玄武岩纤维掺量的增加呈降低的趋势.这是由于早龄期混凝土水化程度较低，纤维与水泥浆体连接不密实，增加了空隙，导致腐蚀液侵入到内部，与之发生反应，降低了其强度.而随着纤维掺量的增加，其表面积也在增加，纤维没有足够的水泥浆体包裹，因而使得混凝土密实度下降，内部缺陷增多，易出现气孔和微裂缝，导致更多腐蚀液侵入到混凝土内部，从而抗压强度随着玄武岩纤维掺量的增加而下降.

图3 试件在10%NaSO4溶液的抗压强度

图4 试件在20%NaSO4溶液的抗压强度

3 结论

(1)随着溶液浓度的升高，早龄期混凝土的抗压强度呈降低的趋势;

(2)同一浓度的硫酸盐溶液中，随着龄期的增长，混凝土抗压强度成上升的趋势;

(3)玄武岩纤维对早龄期混凝土的抗压强度增强效果不明显;

(4)腐蚀溶液中早龄期混凝土的抗压强度随玄武岩纤维掺量的增加呈降低的趋势.

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Salt Corrosion Resistance of Basalt Fiber Reinforced Concrete in Early Age

LU Lanlan1,WEI Jie2,BI Qiaowei2

(1.Logistics Department,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China; 2.School of Civil and Safety,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China)

In order to study the effect of sulfate on corrosion behavior of basalt fiber reinforced concrete in early age，the compressive strength of concrete specimens with different fiber volume content under different corrosion conditions and standard curing was determined,and the compressive corrosion coefficient ofKwascalculated.Theresultsshowthatthebasaltfiberhasnoobviousimprovementoncompressivestrengthoftheconcrete,andrestrainthedevelopmentofthecompressivestrengthofconcrete.Thecompressivestrengthofearlyageconcreteinsulfatesolutionisdecreasedwiththeincreaseofbasaltfibercontent,butdoesnotdecreasewiththeincreaseofcorrosiontime.

concrete;early age;basalt fiber;sulfate corrosion

1673- 9590(2017)03- 0088- 04

2016- 06- 23

鲁兰兰(1980-)，女，工程师，硕士，主要从事土木工程相关研究E-mail:45523717@qq.com.

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