混凝土与水泥制品
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  • 文章内容

冻融循环作用下锂渣混凝土强度与气体渗透性能的相关性研究

作者:唐川江1,谭 靖1,袁 昕1,温 勇2    单位:1.国网新疆电力公司经济技术研究院,乌鲁木齐 830002; 2.新疆大学建筑工程学院,乌鲁木齐 830047

关键词:锂渣混凝土;冻融循环;气体渗透性;抗压强度;相关性

摘  要:试验测试了锂渣等量取代10%、20%、30%水泥的C30、C40和C60三个强度等级的混凝土在不同冻融循环次数下的强度和气体渗透系数,研究了冻融循环作用下锂渣混凝土强度和气体渗透性之间的相关性。结果表明:冻融循环作用下,锂渣混凝土的气体渗透系数和抗压强度与试件的初始状态、变化速率以及冻融循环次数密切相关,其性能劣化的曲线可采用生长模型中Slogistic1函数进行拟合求解。

 0   前言

  混凝土因其来源广泛、性能良好、施工简便、经济成本较低等优势成为世界上最重要的建筑材料之一,但混凝土在土木工程领域近两百年的应用过程中,由于种种原因未达到设计使用寿命而提前失效的案例也不可胜数[1-3]。究其原因:①使用荷载的不利变化而造成的;②结构设计的抗力不足导致的;③更多则是因为混凝土结构耐久性劣化而造成的结构失效。1991年,第二届国际混凝土耐久性会议上,Metha教授提出:“当今世界混凝土破坏的主要原因,按递减顺序为:钢筋锈蚀、冻害和侵蚀环境下的物理化学作用[4]。”对此,研究者形成了一个共识,并非硅酸盐水泥组成的变异,而是混凝土的渗透性才是其整个耐久性问题的关键,而这种因为混凝土耐久性劣化而造成的结构失效在我国盐渍地分布最为广泛的新疆地区尤显得突出。新疆作为“连接东西、沟通南北”的枢纽,随着“一带一路”战略的实施,基础设施建设的迅猛发展,大量的道路桥梁、输配电网等基础设施工程不可避免地需要穿越恶劣的盐渍土地区,大量混凝土结构基础在严寒干旱气候环境以及长期干湿交替的盐碱腐蚀环境作用下,深受冻融破坏、硫酸盐、氯离子侵蚀、碱骨料反应等耐久性问题的困扰[5-8],给工程的基础型式选择、地基处理、造价控制及安全运行的保证都将带来极大难题,而对损坏的结构进行后期维修补强则需要花费大量的财力,可以说因耐久性不足是当前新疆盐渍地区混凝土失效的最主要原因。
  众所周知,渗透性是评价混凝土耐久性的重要指标,混凝土的抗渗性是由硬化混凝土内部大小、数量不等的残留气泡、毛细孔、凝胶孔以及干缩造成的微细裂纹等孔隙所决定的[9-10],因而如何描述混凝土内部孔隙形状特征、分布规律以及结构特点成为困扰研究者深入理解混凝土耐久性的关键所在。从评价混凝土渗透性的介质形态来看,当前研究最主要的是渗液性,表征混凝土抵抗液体介质渗透混凝土的能力;而另一种渗气性,表征混凝土抵抗气体穿透的能力,由于气体具有体积可压缩性,且黏度系数较液体低,测试过程中对气体的密封性要求较高,同时对测试精度也有较高的要求[11],因而研究较少,还有很多方面有待探索。因此,本文将锂渣粉作为主要的矿物掺合料,研究冻融循环作用下锂渣粉的掺入对混凝土的气体渗透性能和强度的影响。
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