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来源：职称驿站所属分类：材料科学论文 发布时间：2012-10-30浏览：17次
摘要：铜陵地区的地下土、水有较多的腐蚀性物质，本文建立地下腐蚀离子模型，采用不同比例掺量进行混凝土耐久性试验研究，为铜陵地区地下混凝土施工提供了重要的参考依据。
关键词：耐久性；腐蚀；建筑基础；混凝土
引言
长期以来，在场地土、水的腐蚀性问题上，由于其作用的隐蔽性与危害的滞后性，一直没有引起业内人士的足够重视。在岩土工程实践中，许多地方还在拿以前的“地区经验”说话。但是，由于建筑物所处环境介质的腐蚀以及设计、施工和使用等诸多因素的影响，钢筋混凝土结构物都不同程度地遭受各种侵蚀介质的腐蚀破坏，导致混凝土结构的耐久性、强度及其与钢筋黏结强度等基本性能的降低，对国民经济造成极大的损失。
铜陵地区大量矿厂、化工厂、造纸厂等企业对地区产生大量污染源，针对这种状况，为了防止场地对建筑基础腐蚀，避免不必要的经济损失，当前急需对其腐蚀性进行及时动态的评价，为岩土工程勘察及岩土工程环境的治理提供依据，本次试验只观察龄期60d时的混凝土试块抗压强度。
1试验材料及配比
由程祖锋[1]的研究可知，研究区影响建筑基础混凝土腐蚀程度与速度的因素主要是地下水、场地土中所含的侵蚀性SO42-和Cl-，其中SO42-主要来自MgSO4，而Mg2+对混凝土的耐久性同样有影响，研究区场地土的PH值偏酸性。那么SO42-与Mg2+对混凝土耐久性的影响是简单的叠加还是产生交互作用呢？本文将根据在此研究基础上，配比不同离子模型，进行混凝土耐久性试验研究。
试验选用的水泥是铜陵市海螺水泥有限公司生产的42.5R的普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用铜陵皖能电厂生产的Ⅰ粉煤灰；细骨料采用河砂，属于Ⅱ区中砂，级配合格；粗骨料为碎石；水为铜陵自来水。具体混凝土配合比见表1。
表1混凝土配合比
编号 粉煤灰掺量
（%） 混凝土配比（kg/m3）
水泥 粉煤灰 碎石 砂 水
A1 0 521.9 0 1049.6 565.2 198.3
A2 5 495.8 26.1 1049.6 550.4 198.3
A3 10 469.7 52.2 1049.6 535.6 198.3
A4 15 443.6 78.3 1049.6 520.8 198.3
结合铜陵市实际腐蚀环境，并考虑到时间关系，本次试验采用Na2SO4、MgCl2、MgSO4、NaCl和HNO3五种试剂配制了3~4种浓度的SO42-、Mg2+、MgSO4、Cl-和H+腐蚀溶液，见表2。
表2腐蚀介质浓度表
腐蚀介质编号 腐蚀介质浓度(mg/L) PH值
SO42- Mg2+ MgSO4 Cl-
Ⅰ 1000 1000 1000 5000 2
Ⅱ 3000 3000 3000 3000 3
Ⅲ 5000 5000 5000 5000 4
Ⅳ 10000 10000 10000 10000
2.试验方法及数据
由于本实验采用的混凝土配合比有四种（A1、A2、A3、A4），因此混凝土试块成型分四次进行，根据实验要求和实验条件混凝土试块一律采用70×70×70mm3的钢铁板模具浇注而成，每次同时成型同编号混凝土试块40块，共160块。
试件成型后用塑料布覆盖表面，以防止水分蒸发，并在温度为25℃情况下静置24小时后拆模编号，试件外观尺寸标准无破损等现象，养护时间28天。然后在干燥箱中100℃条件下烘10小时，冷却称重，然后分成20组，1组仍进行标养，其它19组分别放在4.2中配制的侵蚀溶液中，待达到60d龄期后，取出试件洗净，在同样条件下烘10小时，冷却称重，测定抗压强度，实验结果如下表,负号表示质量降低。
表3混凝土试块重量变化表
腐蚀溶液 试块类型
类型 浓度(mg/L) A1 A2 A3 A4
SO42- 1000 0.61 0.55 0.48 0.42
3000 1.64 1.35 1.11 1.04
5000 2.37 2.15 1.93 1.29
10000 2.02 1.92 1.65 1.16
Mg2+ 1000 0.41 0.32 0.18 0.22
3000 0.85 0.82 0.68 0.53
5000 1.22 1.07 0.85 0.79
10000 0.94 0.88 0.73 0.72
MgSO4 1000 0.95 0.82 0.69 0.68
3000 2.37 2.04 1.92 1.73
5000 3.39 3.01 2.55 2.06
10000 2.91 2.84 2.42 2.01
Cl- 1000 -0.06 -0.03 -0.09 -0.13
3000 -0.12 -0.05 -0.13 -0.10
5000 -0.18 -0.10 -0.19 -0.94
10000 -0.29 -0.22 -0.26 -0.20
PH值 2 -0.36 -0.21 -0.16 -0.12
3 -0.19 -0.14 -0.10 -0.04
4 -0.17 -0.11 -0.06 -0.03
图1A3组试件的重量变化
浸泡60d后混凝土试块抗压强度试验结果见表4。
表4混凝土抗压强度单位：MPa
腐蚀溶液 试块类型
类型 浓度(mg/L) A1 A2 A3 A4
未浸泡 47.74 46.25 44.13 41.99
SO42- 1000 50.22 47.35 45.48 42.80
3000 51.37 49.17 46.53 44.04
5000 47.26 46.94 48.33 45.27
10000 43.73 45.10 44.64 —
Mg2+ 1000 48.33 49.04 44.96 43.22
3000 45.90 46.10 45.80 46.98
5000 43.63 45.10 46.73 40.96
10000 42.22 44.31 43.59 39.39
MgSO4 1000 53.27 50.18 46.03 45.48
3000 54.69 49.57 47.98 —
5000 44.71 46.18 50.10 47.15
10000 39.31 43.63 46.82 40.06
Cl- 1000 48.11 49.31 47.99 44.54
3000 47.92 — 48.32 —
5000 47.27 48.96 46.69 42.31
10000 46.53 47.60 46.73 41.67
PH值 2 45.98 47.78 47.14 42.86
3 47.22 48.81 48.70 43.60
4 47.98 48.25 49.22 44.04
3试验结果分析
1)试件在SO42-、Mg2+和MgSO4侵蚀溶液中侵蚀一定龄期后，其质量随着侵蚀溶液浓度的增加并未减少，反而有所增加，但其增加量随着粉煤灰加入量的增加而下降；在Cl-和酸溶液中，试件的质量有所减少，这是由于分解腐蚀造成的。
2)试件的抗压强度在相同龄期内随着SO42-、Mg2+和MgSO4溶液浓度的增加而增加，这是在浓度较小时，时间内部的膨胀应力尚未达到抗压极限，反而抵抗了收缩裂缝的形成，起到了类似膨胀剂的作用。当溶液浓度达到10000mg/L时，抗压强度有不同程度的减少。在Cl-和酸溶液中，试件的抗压强度也有微小增加，但增加幅度很小。
3)SO42-和Mg2+导致混凝土质量和强度的变化只是一个简单的叠加，不产生交互作用。虽然A3组试块的质量变化比较大，但其抗压强度却比较稳定，可见其耐久性较好。
4结论及建议
1)由于分解腐蚀等原因，试件在Cl-和酸溶液中的质量有所减少；试件的抗压强度在相同龄期内溶液浓度达10000mg/L时为最小；SO42-和Mg2+导致混凝土质量和强度的变化只是一个简单的叠加，不产生交互作用。
2)本文只是考虑几种离子和龄期60d对混凝土的腐蚀性影响，在以后阶段可进行不同的离子配比和更长龄期的研究。
参考文献:
[1]程祖锋.建筑基础腐蚀性试验与评价研究[D].长春:吉林大学,2006.
[2]曹楚南.中国材料的自然环境腐蚀[M].北京:高等教育出版社,2005.
[3]马建.对《岩土工程勘察规范》中“水和土腐蚀性的评价”部分的分析[J].工程勘察,2001,(1):32～35.
《铜陵地区建筑基础混凝土耐久性试验研究》
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文章名称： 铜陵地区建筑基础混凝土耐久性试验研究
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