林 雄
(福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 福建省綠色建筑技術(shù)重點實驗室,福建 福州 350025)
混凝土的耐久性,是指混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境以及材料內(nèi)部因素的作用下,在設(shè)計要求使用期內(nèi),不需后續(xù)加固等處理而保持其安全、使用功能和外觀的能力。耐久性問題是發(fā)展混凝土技術(shù)高度關(guān)注的難點之一。沿海地區(qū)影響混凝土耐久性的因素主要包括:鋼筋銹蝕、碳化和侵蝕離子(Cl-、SO42-等)。天然砂是一種不可再生資源,我國天然砂資源嚴重匱乏。機制砂的生產(chǎn)應(yīng)用,從根本上解決天然砂資源枯竭和天然砂的無序開采對生態(tài)環(huán)境的破壞問題。將機制砂和天然砂按比例混合配制C35 混凝土,研究其耐久性,以滿足沿海地區(qū)的惡劣環(huán)境對混凝土的高耐久性需求,同時具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。
海螺PO42.5R 水泥,3d 抗壓強度25.4MPa,28d 抗壓強度48.3MPa。
Ⅱ區(qū)細砂,細度模數(shù)1.6,含泥量0.9%,泥塊含量0.1%;Ⅱ區(qū)中砂,細度模數(shù)2.6,含泥量0.6%,泥塊含量0.1%。
Ⅰ區(qū)粗砂,細度模數(shù)3.4,石粉含量6.1%。
5-31.5 連續(xù)級配碎石,含泥量0.7%,泥塊含量0.3%;
Ⅱ級灰,比表面積為285m2/kg,密度為2.67g/cm3;
S95 礦粉,比表面積450m2/kg;
a TW-JS 緩凝高效減水劑(緩凝型),減水率大于18%;
b TW-RC 高性能混凝土耐腐蝕外加劑;
c TW-R1 鋼筋阻銹劑;
采用商砼站常用C35 配合比及TW-JS 普通緩凝高效減水劑,配合比見表1,選用中砂配制混凝土,耐久性能測試結(jié)果見表2。
表1 配合比
從表2性能測試結(jié)果來看,選用常規(guī)的配合比和原材料配置的混凝土在強度滿足設(shè)計要求的條件下,混凝土抗?jié)B等級僅為P8,氯離子擴算系數(shù)56d 擴散系數(shù)為9.76×10-12(m2/s),56d 電通量為2361C,混凝土耐久性能較差。
為了確定不同砂的摻加比例,將機制砂與細砂按以下三種比例:10/0、7/3
5/5、3 /7 混摻配制混凝土,研究混凝土和易性及抗壓強度,結(jié)果可以看出,,采用純機制砂配制的混凝土的和易性偏差,出現(xiàn)泌水、離析,這是由機制砂級配差、保水性差、本身微觀結(jié)構(gòu)有不少棱角和微裂縫引起,需要摻加一定比例的細砂,改善和易型性。細砂太多,需水量大,保坍性能差。當(dāng)機制砂:細砂比例為7:3,效果最佳。
為了確定C35 混凝土的配合比,進行了大量的正交實驗及數(shù)據(jù)分析,確定機制砂與天然河砂的比例為7:3,總膠凝材料400 kg,TW-R1 摻量為2.5%,TW-RC 的摻量為3.0%,配合比如表3所示,混凝土長期耐久性能檢測如表4所示。
表3 配合比 kg/m3
表4 混凝土長期耐久性能檢測
從表4可看出,機制砂與細砂為7:3 配制的混凝土56d 抗?jié)B等級達到P20,56d 電通量為1255C,耐久性較好。
a 海水是鹽度在3.2%~3.7%、PH 值在 8~8.2 之間的天然強電解質(zhì)溶液,且含有懸浮泥沙、溶解的氣體、生物以及腐敗的有機物。沿海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)長期遭受海水、海風(fēng)、海霧中各種離子的化學(xué)侵蝕,破壞了鋼筋表面的鈍化膜,引起鋼筋銹蝕,降低了建筑物的耐久性。
b 合理的利用機制砂與天然細砂混合,可以很好的替代天然中砂,再根據(jù)具體情況,合理調(diào)整機制砂與天然細砂的比例,是不會對混凝土的工作性能及強度有太大的影響。機制砂的大比例應(yīng)用,解決了天然砂資源枯竭、天然砂的無序開采對生態(tài)環(huán)境的破壞問題,也為礦山開采尾礦找到了再利用的技術(shù)途徑。
C 機制砂與細砂的混摻比例為7:3,添加2.5%的TW-RC 高性能混凝土耐腐蝕外加劑和3.0%TW-R1 鋼筋阻銹劑,配制的C35 混凝土有良好的和易性和耐久性能,滿足沿海地區(qū)惡劣環(huán)境對混凝土的特殊需求,具有較大的經(jīng)濟效益和社會效益。