生态多孔混凝土抗草酸侵蚀试验

桑正辉

(湖南中大建设工程检测技术有限公司,湖南 长沙,410205)

生态多孔混凝土抗草酸侵蚀试验

桑正辉

(湖南中大建设工程检测技术有限公司,湖南 长沙,410205)

预制了不同粉煤灰及矿渣掺量的7组生态多孔混凝土试件,研究了7组试件经pH值恒为2.0及3.0的草酸溶液侵蚀后,其强度和质量的变化。试验结果表明:生态多孔混凝土经草酸侵蚀后,强度和质量明显下降,且侵蚀时间越长,强度和质量的下降量越大;随着矿物掺合料掺量的增加,混凝土强度逐渐降低,但掺矿物掺合料对改善生态多孔混凝土的抗草酸侵蚀效果不明显;当矿物掺合料掺量相同时,经草酸侵蚀后,掺粉煤灰混凝土的强度较掺矿渣的强度降低量小,因此,掺粉煤灰混凝土的抗草酸侵蚀性能好于掺矿渣混凝土。

生态多孔混凝土;强度;质量;矿物掺合料

生态多孔混凝土是由单一粒径粗骨料,无砂或少量砂,低塑性的水泥基胶凝材料组成的一种新型混凝土材料,其在减少环境负载中具有积极作用[1]。目前,生态多孔混凝土的开发和应用在我国尚处于起步阶段[2–4],对其研究较少,特别是其耐久性能方面的研究成果更少[5]。水泥制品在酸性环境中会被腐蚀而破坏[6–9],特别是在高H+浓度环境中,其因酸侵蚀而破坏的现象较为常见。Yuan[10]等研究了胶凝材料在酸性环境中的腐蚀模型,该研究对理解混凝土的酸侵蚀破坏机理有一定帮助。通常生态多孔混凝土所处的环境呈弱酸性,因此,本文开展生态多孔混凝土抗草酸侵蚀试验研究,以了解其抗酸蚀性能。

1 材料与方法

1.1 材料

水泥:采用湖南恒宇建材有限公司生产的42.5级普通硅酸盐水泥,其各项性能指标见表1。

粗骨料:综合考虑骨料级配与生态多孔混凝土性能的关系,拟采用19.0～26.5 mm单一粒径的骨料。粗骨料来源于长沙顺开石灰石矿业有限公司,其基本性能指标见表2。

矿物掺合料:粉煤灰,湖南长沙电厂;矿渣,湖南华菱湘潭钢铁有限公司。矿物掺合料各项性能指标见表3。

水:采用自来水。

表1 水泥各项性能指标

表2 粗骨料基本性能试验指标

表3 矿物掺合料的物理性能指标

1.2 方法

试件成型采用浆体裹石法。先将胶凝材料与70%的水一起加入搅拌机,搅拌1 min后,再加入粗骨料继续搅拌1 min,最后加入剩余的30%拌合水,继续搅拌1 min。将新拌混凝土分3层装模(100 mm×100 mm×100 mm),按照普通混凝土振捣方式,每层用Ф25 mm的振捣棒振捣15次,填满后抹平。将装模混凝土在室内静养24 h后,脱模,放置在标准养护室养护备用。

试件到26 d养护龄期后取出,并擦干其表面水分,然后放入烘箱中,在(80 ± 5) ℃下烘48 h后,取出试件,并在干燥环境中自然冷却,冷却后称取每个试件初始质量。将称重后的试件放置在恒定pH值分别为2.0和3.0的草酸溶液中。当达到设计好的草酸侵蚀龄期(7、14、28 d)时,取出试件,并清洗表面腐蚀物,烘干后测定其质量。根据现行国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081)进行抗压强度测试[11]。生态多孔混凝土草酸侵蚀试验设计各试件中材料规格及用量分别为:粗骨料粒径19～26.5 mm;胶凝材料用量300 kg·m–3;水用量90 kg·m–3;水胶比恒为0.30。各试件中粉煤灰及矿渣掺量如表4所示。其中:A1组为未掺矿物掺合料的生态多孔混凝土试件;A2～A4组为用粉煤灰取代水泥用量10%、20%及30%的生态多孔混凝土试件;A5～A7组为用矿渣取代水泥用量10%、20%及30%的生态多孔混凝土试件。

表4 生态多孔混凝土矿物掺合料掺量 /%

2 结果与分析

2.1 pH值恒为2.0的草酸侵蚀试验

各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为2.0的草酸侵蚀后,其抗压强度值和质量变化测试结果分别如表5和表6所示。

由表5可知,各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为2.0的草酸溶液侵蚀后,其强度明显降低,且随着侵蚀龄期的延长其强度持续下降。A1、A4、A5组试件在侵蚀28 d后,较标准养护试件强度均下降了2.6 MPa。由此可见,生态多孔混凝土经长期草酸溶液侵蚀后,对其强度影响较大。随着粉煤灰、矿渣掺量的增加,其强度降低越明显。A4组试件较A1组试件侵蚀7、14、28 d后,其强度分别降低了18.5%、15.9%、13.3%;A7组试件较A1组试件草酸侵蚀7、14、28 d后,其强度分别降低了21.7%、20.5%、16.9%。当矿物掺合料掺量相同时,掺粉煤灰的试件较掺矿渣的试件,强度降低量小,且抗草酸侵蚀性能好。

表5 生态多孔砼试件经pH值恒为2.0的草酸侵蚀不同龄期后的抗压强度 /MPa

由表6可知,各组生态多孔混凝土试件在草酸侵蚀下,其质量呈下降趋势,且随着侵蚀时间的延长,质量损失率越大。经草酸侵蚀28 d后各组试件的质量减少量不大,质量损失率均未超过1.5%。

表6 生态多孔砼试件经pH值恒为2.0的草酸侵蚀不同龄期后质量测试结果

生态多孔混凝土试件经pH值恒为2.0草酸侵蚀后的耐蚀系数与矿物掺合料掺量的关系如图1所示。由图1可知:当粉煤灰掺量在20%以内时,各试件经草酸侵蚀7、14、28 d后,耐蚀系数随着掺量的增加而变大,当粉煤灰掺量超过20%时,耐蚀系数随着掺量的增加而减小;矿渣掺量与粉煤灰掺量对耐蚀系数的影响略有差异,但总的看,其耐蚀系数受矿渣掺量的影响不大。

图1 矿物掺合料掺量与经pH值为2.0草酸侵蚀后的生态多孔砼耐蚀系数的关系

2.2 pH值恒为3.0的草酸侵蚀试验

各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为3.0的草酸侵蚀后,其抗压强度值和质量变化测试结果见表7和表8。

由表7可知,各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为3.0的草酸溶液侵蚀后,强度均有不同程度地降低,且随着侵蚀龄期的延长其强度持续下降。各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为3.0的草酸溶液侵蚀较pH值恒为2.0的草酸溶液侵蚀后,强度损失较小。 由此可见,生态多孔混凝土经更强草酸溶液侵蚀后,强度损失更大。此外,当矿物掺合料掺量相同时,掺粉煤灰的试件较掺矿渣的试件其强度降低程度小,抗草酸侵蚀性能好。

表7 生态多孔砼试件经pH值恒为3.0的草酸侵蚀不同龄期后的抗压强度 /MPa

由表8可知,各组生态多孔混凝土试件在草酸侵蚀下,其质量呈下降趋势,且随着侵蚀时间的延长其质量损失率越大。各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为3.0的草酸溶液侵蚀较pH值恒为2.0的草酸溶液侵蚀后其质量损失率小。由此可见,生态多孔混凝土经更强草酸溶液侵蚀后,其质量损失更大。

表8 生态多孔砼试件经pH值恒为3.0的草酸侵蚀不同龄期后质量测试结果

生态多孔混凝土试件经pH值恒为3.0的草酸侵蚀后的耐蚀系数与矿物掺合料掺量的关系如图2所示。由图2可知:当粉煤灰掺量在20%以内时,各试件经草酸侵蚀7、14、28 d后,其耐蚀系数随着掺量的增加而变大,当粉煤灰掺量超过20%时,其耐蚀系数随着掺量的增加而减小;矿渣掺量与粉煤灰掺量对耐蚀系数影响略有差异,但耐蚀系数受矿渣掺量的影响不大。

图2 矿物掺合料掺量与经pH值恒为3.0的草酸侵蚀后生态多孔砼耐蚀系数的关系

3 结论

本文基于草酸浸泡侵蚀试验方法,开展生态多孔混凝土的抗草酸侵蚀试验研究,对今后生态多孔混凝土的工程应用具有一定的实践指导意义。通过试验主要得出以下结论。

(1) 生态多孔混凝土试件经草酸侵蚀后,强度、质量明显降低,且随着侵蚀时间的延长其强度、质量下降越多。生态多孔混凝土经更强草酸溶液侵蚀后,其强度损失也更大。

(2) 掺加矿物掺合料对改善生态多孔混凝土的抗草酸侵蚀效果不明显,且随着矿物掺合料掺量的增加,强度愈低。当矿物掺合料掺量相同时,掺粉煤灰的试件较掺矿渣的试件强度降低小,抗草酸侵蚀性能好。

(3) 各组生态多孔混凝土试件经pH值恒为2.0和3.0的草酸溶液侵蚀后,其质量损失率变化不大,均未超过1.5%。

[1] 张贵,高婷. 生态多孔混凝土冻融试验方法探讨[J]. 湖南文理学院学报(自然科学版),2017,29(1):91–94.

[2] 彭华. 绿色生态混凝土试验研究[D]. 长沙:中南林业科技大学,2015.

[3] 张朝辉. 多孔植被混凝土研究[D]. 重庆:重庆大学,2006.

[4] 尹健,彭华. 绿色生态混凝土试验研究[J]. 湘潭大学自然科学学报,2015,37(1):37–42.

[5] 颜小波. 多孔生态混凝土的制备与性能研究[D]. 济南:济南大学,2013.

[6] 倪成林,谭红琳,向超,等. 玻璃粉对混凝土酸侵蚀性能的影响[J]. 河海大学学报(自然科学版),2015,43(4):341–345.

[7] 聂良学,许金余,范建设,等. 混凝土在酸侵蚀环境下的静动抗压强度研究[J]. 硅酸盐通报,2015,34(8):2286–2290.

[8] 王凯,马保国,龙世宗,等. 不同品种水泥混凝土的抗酸雨侵蚀性能[J]. 武汉理工大学学报,2009,31(2):1–4.

[9] 陈树东,费治华. 粉煤灰混凝土抗酸雨侵蚀的研究[J]. 粉煤灰综合利用,2011(1):3–5,10.

[10] Yuan H F,Dangla P,Patrice C,et al. Degradation modelling of concrete submitted to sulfuric acid attack [J]. Cement and Concrete Research,2013,53:267–277.

[11] GB/T 50081–2002 普通混凝土力学性能试验方法标准[S].

Experimental study on oxalic acid corrosion resistance of eco-porous concrete

Sang Zhenghui
(Hunan Zhongda Construction Engineering Testing Technology Co Ltd,Changsha 410205,China)

The 7 groups of eco-porous concrete specimens with different fly ash and mineral powder contents are prepared,and the change of the strength and quality of the 7 groups of concrete are studied after the corrosion of oxalic acid solution with pH value of 2 and 3. The experimental results show that the strength and quality of ecoporous concrete decreases significantly after oxalic acid erosion,and the more the strength and quality of eco porous concrete decreases with the time of erosion;the performance of the anti-oxalic acid erosion of eco-porous concrete and the strength of the eco-porous concrete decrease with the increase of mineral admixtures content. When the mineral admixtures content is the same,compared with added slag,the strength of the test group of added fly ash decreases little and anti-oxalic acid erosion performance is better.

eco-porous concrete;strength;quality;mineral admixtures

TU 528

A

1672–6146(2017)04–0049–05

10.3969/j.issn.1672–6146.2017.04.013

桑正辉,605446053@qq.com。

2017–03–19

(责任编校:刘晓霞)