BM- NS抗硫酸盐防腐剂在某输水隧洞工程中的应用试验

2018-03-29苑淑颖

水利技术监督 2018年1期

苑淑颖

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆乌鲁木齐 830000)

1 试验前提

某输水隧洞工程全长约42km，区域水文地质条件复杂，全洞设计均要求用钢筋混凝土进行二次衬砌，根据设计单位提供的输水隧洞地下水质检测分析报告，部分桩号段地下水较丰富，且硫酸盐含量较高，一般大于500mg/L，对混凝土具有较强的硫酸盐型腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性，结合现场混凝土喷护段地下水渗溢部位出现的白色或微黄色沉积物现象，建议采取必要的防腐措施。

2 试验过程及结果

2.1 潜在膨胀性试验

按照GB/T 749- 2008《水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法》的“潜在膨胀性能试验方法(P法)”对掺与不掺粉煤灰的同一品种水泥(博兰P·O 42.5水泥)进行抗硫酸盐侵蚀试验。

砂浆中胶凝材料与砂子的比例为1∶2.75，水胶比为0.485，石膏为化学纯二水石膏，砂子为粒度范围在0.5～1.0mm的中国ISO标准砂，水为饮用水。砂浆按比例成型后，标准养护23h左右拆模，然后在温度为20±1℃水中养护半小时后测初长，再将试体浸入20±1℃水中继续养护。检测不同龄期的砂浆膨胀率。胶凝材料的14d膨胀率检测结果见表1。

表1 胶凝材料的潜在膨胀性能试验结果

注：GB 748- 2005《抗硫酸盐硅酸盐水泥》规定：中抗硫酸盐水泥砂浆14d膨胀率不应大于0.060%；高抗硫酸盐水泥砂浆14d膨胀率不应大于0.040%。

由表1数据可以看出:

(1)博兰P·O 42.5水泥砂浆14d膨胀率为0.036%，说明博兰P·O 42.5水泥的抗硫酸盐性能达到高抗硫酸盐水泥砂浆14d膨胀率不应大于0.040%的要求。

(2)博兰P·O 42.5水泥分别掺入20%粉煤灰、3%防腐剂后制成的砂浆14d膨胀率分别为0.036%、0.032%，同时掺入20%粉煤灰和3%防腐剂后制成的砂浆14d膨胀率为0.035%，同样达到高抗硫酸盐水泥14d膨胀率的要求。说明粉煤灰、防腐剂替代部分水泥作为胶凝材料完全具有抵抗硫酸根离子侵蚀的能力。

2.2 浸泡抗蚀性能试验

按照GB/T 749- 2008的“浸泡抗蚀性能方法(K法)”对掺与不掺粉煤灰的同一品种水泥(博兰P·O 42.5水泥)进行抗硫酸盐侵蚀试验。

方法原理：将水泥胶砂试体分别浸泡在规定浓度的硫酸盐侵蚀溶液(3%的Na2SO4溶液)和水中养护到规定龄期，以抗折强度之比确定抗硫酸盐侵蚀系数。

砂浆的胶砂比为1∶2.5，水胶比为0.5，试件成型后放入20±1℃养护箱养护24h，脱模后的试块放入50±1℃水中养护7d，取出，分成2组，每组九条。一组放入20±1℃水中养护，一组放入20±1℃的Na2SO4溶液中浸泡。浸泡过程中每天用1N的H2SO4滴定，以中和试体在溶液中放出的Ca(OH)2，边滴定边搅拌使溶液的pH值保持在7.0左右。两组试体养护28d后取出进行抗折强度检测，并计算试体在侵蚀溶液中浸泡和在20℃水养护的抗折强度之比，得到抗蚀系数来衡量胶凝材料的抗腐蚀能力的高低。砂浆配合比和28d抗蚀系数检测结果见表2。

表2 胶凝材料的抗蚀系数检测结果

由表2数据可以看出:

(1)博兰P·O 42.5水泥制成的砂浆抗蚀系数为1.05，博兰P·O 42.5水泥分别掺入20%粉煤灰、3%防腐剂后制成的砂浆抗蚀系数达到1.12～1.23，同时掺入20%粉煤灰和3%防腐剂后制成的砂浆抗蚀系数达到1.16，说明掺入粉煤灰或防腐剂可以进一步提高普通水泥抗硫酸根离子侵蚀的能力。

(2)博兰P·O 42.5水泥单掺3%防腐剂后制成的砂浆无论是在水中还是在侵蚀溶液中养护28d的抗折强度均比单掺粉煤灰或同时掺粉煤灰和防腐剂的砂浆的低20%以上。说明普通水泥复合掺用防腐剂与粉煤灰提高抗硫酸根离子侵蚀能力较强。

2.3 试验结论

普通硅酸盐42.5水泥掺入一定的粉煤灰配制的混凝土的抗硫酸盐等级满足相关要求，但比相同条件下掺防腐剂的混凝土抗压耐蚀系数略有降低，在高抗硫需要下建议选用外掺防腐剂。

3 经济对比分析

本工程初步计算有抗硫酸盐需要的混凝土方量为106000m3，经配合比计算，需水泥用量3.71万t，水泥、防腐剂单价为市场单价。通过总价和混凝土单方单价对抗硫酸盐水泥与抗硫酸盐外加剂进行经济对比分析，结果见表3。

表3 抗硫酸盐水泥与抗硫酸盐外加剂经济对比分析表

掺入3%抗硫酸盐外加剂可等量替代水泥0.1113万t×285元/t=31.7205万元。经计算使用BM- NS防腐剂替代抗硫酸盐水泥可节约金额合计为2077.6-2003.4+31.7205=106万元。106万元÷10.6万m3=10元/m3，即使用BM- NS防腐剂替代抗硫酸盐水泥单方混凝土可节约10元。