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一种快速检验混凝土抗硫酸盐侵蚀等级的方法与

2020-08-09 22:20 作者:金沙电玩城 点击:

  本发明涉及建筑材料混凝土检验技术,尤其是涉及一种快速检验混凝土抗硫酸盐侵蚀等级的方法。

  在钢筋混凝土结构设计时,不仅要考虑混凝土的强度,还要考虑混凝土的耐久性。在地下水土或河海中,都可能存在不同浓度的硫酸盐,对接触的混凝土进行侵蚀,尤其是在港口回填土或者西部盐渍土环境中,硫酸盐的浓度会达到较高的水平,严重缩短混凝土结构的使用年限,例如原本设计为100年的大桥,可能因为混凝土侵蚀导致桥墩承载力不够而在20~30年间失效。因此,在我国标准《混凝土结构耐久性设计规范》GBT50746中对化学腐蚀环境下混凝土的性能指标作出了要求,《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GBT 50082中对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能等级给出了测试方法,《混凝土耐久性检验评定标准》JGJT193-2009中规定抗硫酸盐侵蚀性能分为KS30、60、90、120、150、150以上几个等级。一般认为在腐蚀环境下,混凝土的抗硫酸盐等级需达到KS90及以上。

  由于标准中硫酸盐检测需要使用专门的干湿循环机,售价较高,耗电量大,成本高。因此目前配备此仪器的检测机构还比较少,且实践表明,长期的硫酸盐溶液浸泡会腐蚀仪器内部部件,仪器损坏率高,若实验中途损坏则会对检验结果造成影响。

  此外,由于混凝土的硫酸盐侵蚀是一个长期的过程,检测其抗蚀等级的试验方法也需要很长时间。例如,要检测混凝土是否要达到KS90,试验时间需要128天;若要检测是否达到KS150,则需188天,而通常在施工前进行的混凝土强度检测只需要28天。因此,若无事先规划,进行抗硫酸盐侵蚀性能的检测会大大延迟施工时间。因此,业内急需一种可以快速检测出混凝土的抗硫酸盐侵蚀是否能达到等级要求的方法。

  目前,国内外对硫酸盐侵蚀进行了大量的研究,形成了一些公认的研究成果。其中,硫酸盐侵蚀分为二个阶段:第一阶段,硫酸盐从混凝土表层逐渐向内部扩散并生成有膨胀性的产物,抗压耐蚀系数增高并达到顶点;第二阶段,膨胀内应力逐渐增大超过混凝土内部的拉应力,导致混凝土表层剥落破坏,进入第二阶段后,不同混凝土的抗压耐蚀系数越小,其抗蚀性能越差。

  如何提供一种快速检验混凝土抗硫酸盐侵蚀等级的方法,以之适用于检测混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能已成为业内十分重视的课题。

  本发明的目的是提供一种能快速检验混凝土抗硫酸盐侵蚀等级的方法,特别适用于检测混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。

  本发明的机理是事先通过大量试验获得KS90~150各级混凝土的配合比和原材料的性能参数,用于试验时制作对照组试块,这样就可以通过对比第二阶段待检混凝土试块与对照组试块的抗压耐蚀系数,从而确定待检混凝土试块是否达到相应的抗蚀等级(如KS90,KS120,KS150等级)。

  1)准备对照混凝土试块;根据抗压耐蚀系数等级需要,准备好作为标准的对照混凝土试块,对照混凝土试块与待检试块同时配制;所述对照混凝土试块是采用已通过标准方法检测的混凝土配合比和原材料的配制而成的混凝土试块;

  2)备6组待检混凝土试块和6组对照组试块;每组试块为采用标准方法成型的3个尺寸为100mm*100mm*100mm的立方体试块;将试块成型后一天拆模,置于50℃水中养护7d,备用;

  3)取同质量的对照混凝土试块和待检混凝土试块各3组,以5天为一个循环周期同时进行干湿循环养护;所述干湿循环养护是指将试块置于硫酸钠的水溶液中养护后,再取出晾干,并以一定周期循环进行,其余试块进行标准养护;

  4)抗压强度测试;在干湿循环养护过程中的第30d、45d、60d时取出对照组和待检组试块,用标准方法测试其抗压强度;抗硫酸盐侵蚀试验所需的试验组数如表1中所示。

  5)抗压强度耐蚀系数计算;分别按照标准规定测试干湿循环养护过程中的第30d、45d、60d时的抗压耐蚀系数;

  6)判定;判定依据为:当两种试块的抗压耐蚀系数出现下降趋势时,且待检混凝土试块的抗压耐蚀系数小于对照混凝土试块时,即可判定待检混凝土试块未达到相应的抗侵蚀等级,若待检混凝土试块抗压耐蚀系数大于等于对照混凝土试块,则判定待检混凝土达到相应的抗硫酸盐侵蚀等级。

  步骤3)中,所述干湿循环养护是将试块放置在干燥和浸泡的条件下进行循环养护,目的是加快硫酸盐侵蚀的速率;所述一个循环周期内的干燥和浸泡的天数可进行调整,需保证在30~60d内对混凝土试块的破坏可达到第二阶段;其中,在浸泡养护时,每隔10天用浓硫酸盐调整溶液ph值在6~8范围内;可通过抽水泵将溶液抽出来实现干湿循环,也可将试块放置在烘箱中快速干燥;所述标准养护指将混凝土试块置于温度20±2℃,湿度为95%以上的标准养护室中养护。

  采用本发明对待检混凝土试块进行混凝土抗硫酸盐侵蚀等级检测,检测时间为68天,相比原测试KS90、KS120、KS150分别需要118、148、178天,极大的缩短了检测时间,快速准确判定待检混凝土是否达到相应的抗硫酸盐侵蚀等级,方便工程的进行,节省人力,物力。适用于需要频繁检测混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的实验室、工程质量检测机构。

  检测原理为:由于测试混凝土抗蚀性能所需试验较长,因此预先选出符合KS90、KS120、KS150等级的对照组混凝土配合比,再使用对比法确定待检混凝土的抗蚀等级是否满足要求。对比法所需时间较短,这是由于,混凝土在被侵蚀后期,其抗压耐蚀系数随着龄期发展急剧下降,近似呈线性发展,而通过本发明中的试验养护过程,可以加快破坏过程,在干湿循环的15~30天内开始第二阶段的破坏,再通过在60d内比较对照组试块与待检试块在侵蚀第二阶段混凝土的抗压耐蚀系数,就可以预测待检试块最终是否达到相应的抗压耐蚀等级。

  参见表1,本实施例所述一种快速检验混凝土抗硫酸盐侵蚀等级的方法,包括以下步骤:

  1)现制A1、A2、A3对照组混凝土试块,其配合比经预先检测可分别满足KS90、KS120、KS150等级。A1、A2、A3对照组混凝土试块的配合比如表2所示。对照组混凝土试块可自制,也可直接采用已有的KS90、KS120、KS150等级的对照组混凝土试块。

  2)准备待检组混凝土试块B1和B2;待检组混凝土试块B1和B2的抗侵蚀等级目标分别是KS90和KS120;为了检验预测结果的准确性,将干湿循环时间延长到了120d,需要测试5次抗压耐蚀系数,因此需制备对照混凝土试块A1、A2和待检混凝土试块B1、B2各10组;

  3)将待检混凝土和对照组混凝土进行试块成型后一天拆模,置于水浴中养护,备用;所述水浴时的水温为50℃,养护时间为7天。

  4)然后各将5组混凝土试块A1、A2、B1、B2进行标准养护,再各将另外5组混凝土试块置于硫酸钠的水溶液中养护4d,再将对照混凝土试块A1、A2和待检混凝土试块B1、B2置于烘干机中烘干1d,并以5d为一个循环重复此养护过程。分别测试干湿循环养护过程中的第30d、45d、60d、90d、120d时的抗压耐蚀系数。混凝土硫酸盐侵蚀抗压耐蚀系数见表3。

  从表3和图1可见,待检组的混凝土试块随干湿循环天数增加,其抗压耐蚀系数呈现下降趋势,且第45d和60d测试时,B1所得耐蚀系数高于对照组A1的耐蚀系数,并且一直呈下降趋势。因为A1的抗蚀等级是KS90,因此判定混凝土试块B1抗蚀等级高于KS90,符合检测目标的要求。此外,通过对比A2组,可判定B2组的抗蚀等级低于KS120。同理可判定B2组符合KS120等级的要求。

  本发明可根据待检组混凝土试块抗侵蚀等级目标是多少,选择对照组混凝土试块进行同样检验步骤,均能得到判定结果。

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