PHC管樁混凝土耐久性——抗氯離子滲透、硫酸鹽侵蝕、抗凍性等性能簣
2008-11-14 00:00
PHC管樁混凝土耐久性：
前言
試驗方法介紹
原材料與試驗配合比
氯離子滲透試驗
硫酸鹽侵蝕
抗凍性
小結(jié)
前言
隨著PHC管樁應用范圍的日益擴大和耐久性要求的不斷提高，PHC管樁能否適用于自然環(huán)境嚴酷的土建工程，如海洋、港口、寒冷地區(qū)、地下水中侵蝕性介質(zhì)濃度較高的西部、沿海及內(nèi)陸地區(qū)的工程，受到專家和學者們?nèi)找骊P注。
如何較為準確地評價預應力高強混凝土管樁耐久性是值得我們?nèi)ニ伎己吞剿鞯膯栴}。本文從氯離子滲透性、硫酸鹽侵蝕和抗凍性等方面來考察管樁混凝土的耐久性以及摻合料、生產(chǎn)工藝等因素對管樁混凝土耐久性的影響。
原材料
水泥：粵秀牌P·Ⅱ42.5R；
磨細砂：建通生產(chǎn)用，SiO2含量92%；
磨細礦渣微粉：韶關產(chǎn)，S95級；
外加劑：佛山市禪城區(qū)瑞龍混凝土外加劑廠生產(chǎn)LS-Ⅱ高效減水劑，固含量為30%；
砂：細度模數(shù)2.7，含泥量0.1%；
石子：花崗巖碎石，珠海產(chǎn)，粒型和級配均較好。
試驗配合比 kg/m3
|
編號 |
水泥 |
摻合料 |
砂 |
小石 |
大石 |
水 |
LS-Ⅱ |
|
JZ |
510 |
/ |
680 |
490 |
765 |
142 |
10.7 |
|
SL |
357 |
153
磨細礦渣 |
680 |
490 |
765 |
140 |
10.7 |
|
GS |
357 |
153
磨細砂 |
680 |
490 |
765 |
142 |
10.7 |
|
S |
357 |
153
磨細砂 |
700 |
490 |
745 |
148 |
11.2 |
試驗方法與數(shù)據(jù)
氯離子滲透性試驗
硫酸鹽侵蝕試驗
抗凍性試驗
其他（碳化、堿骨料反應等）
氯離子滲透性試驗方法
自然滲透法：先將混凝土長時間浸泡于含氯鹽的水中，再通過切片或鉆取芯樣，用化學分析的方法得到氯離子濃度與滲透距離的關系，然后利用Fick第二定律計算出氯離子滲透系數(shù)
加速滲透法：通過施加電場來加速氯離子在混凝土中的遷移，縮短氯離子達到穩(wěn)態(tài)傳輸過程的時間
美國ASTM C1202“混凝土抗氯離子滲透性標準試驗方法”
首先使用巖石切割機將立方試塊的頂部和底部各切掉25mm，使之成為50mm厚，100mm邊長的試件。將切好的混凝土試件進行真空飽水，然后將真空飽水24小時試件固定在試驗架上；在兩端水槽中分別加滿3.0%NaCl和0.3mol/LNaOH的溶液，在60V的外加電場下，持續(xù)通電6小時，最后測定通過混凝土試件的總電量。
|
通過電量
Charge passed (Coulombs) |
氯離子滲透性
Chloride ion penetrability |
|
>4,000 |
高 High |
|
2,000–4,000 |
中等 Moderate |
|
1,000–2,000 |
低 Low |
|
100–1,000 |
很低 Very Low |
|
<100 |
可忽略 Negligible |
|
編號 |
試驗次數(shù) | ||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
JZ |
3422 |
3324 |
3194 |
2984 |
3377 |
3264 |
2269 |
3060 |
2786 |
|
SL |
1819 |
1946 |
1677 |
1288 |
1791 |
1915 |
1257 |
1322 |
1545 |
|
GS |
354 |
703 |
498 |
955 |
587 |
546 |
528 |
233 |
456 |
|
XY |
828 |
1077 |
712 |
861 |
599 |
686 |
926 |
843 |
789 |
硫酸鹽侵蝕加速試驗方法
采用水泥抗硫酸鹽侵蝕試驗流程圖
本文中設計的干濕循環(huán)制度
不同硫酸鹽侵蝕條件下強度變化規(guī)律 /MPa
|
編號 |
壓蒸后 |
Na2SO4溶液長期浸泡 |
Na2SO4溶液干濕循環(huán) |
100℃下15次干濕循環(huán) | ||
|
10周 |
30周 |
10次 |
30次 | |||
|
JZ |
89.2 |
97.6 |
101.7 |
96.2 |
100.7 |
101.3 |
|
SL |
94.8 |
96.2 |
107.3 |
98.6 |
100.1 |
111.0 |
|
GS |
97.2 |
99.0 |
103.4 |
96.7 |
96.8 |
107.1 |
|
S |
91.8 |
93.5 |
90.3 |
94.7 |
96.8 |
84.0 |
抗凍性試驗
本文采用快凍法研究PHC管樁混凝土在淡水介質(zhì)和海水介質(zhì)環(huán)境下的抗凍融性能。
凍融循環(huán)（快凍法）（GBJ82-85）
抗凍性試驗
評價方法：相對動彈模量下降至初始值的60% 或試件的重量損失率大于5%。
人工海水中溶質(zhì)濃度 /%
|
NaCl |
MgCl2 |
CaCl2 |
KCl |
|
2.74 |
0.51 |
0.12 |
0.11 |
淡水凍融介質(zhì)，相對動彈性模量
淡水凍融介質(zhì)，質(zhì)量
淡水凍融介質(zhì)，強度（200次）
|
編號 |
GS |
JZ |
test |
JZ |
GS |
|
抗壓強度 |
65.4 |
71.0 |
56.2 |
64.9 |
56.1 |
|
抗折強度 |
― |
― |
― |
7.37 |
2.80 |
海水凍融介質(zhì)，相對動彈性模量
海水凍融介質(zhì)，質(zhì)量
小結(jié)-1
從目前已做完的試驗結(jié)果來看，用蒸養(yǎng)-壓蒸工藝生產(chǎn)的PHC管樁，如果原材料選用、配合比（含膠凝材料用量）和攪拌工藝是合理的，生產(chǎn)工藝（離心-蒸養(yǎng)-壓蒸）是符合規(guī)范要求的，對純水泥混凝土（即不摻加外摻料）生產(chǎn)的管樁、摻磨細砂的管樁無論是抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕、還是抗凍性試驗，都是符合或基本符合要求的。
小結(jié)-2
管樁混凝土強度和管樁混凝土耐久性線性關系不明確，也就是說強度高或強度達到80MPa以上，甚至90~100MPa，但其耐久性試驗仍有可能不合格。從本次研究情況看，只要在原材料選用、混凝土配合比、混凝土攪拌、離心、蒸養(yǎng)、壓蒸等工藝上某個環(huán)節(jié)或幾個環(huán)節(jié)不符合要求，其三種耐久性試驗就會出問題，特別是凍融循環(huán)試驗就很難合格。
小結(jié)-3
有耐久性要求的地基基礎使用PHC管樁，或者說要提高當前我國PHC管樁的耐久性，建議行業(yè)協(xié)會和管樁標準盡快制定出從原材料至混凝土配合比、攪拌工藝、離心工藝、兩次蒸養(yǎng)-壓蒸工藝的具體規(guī)定（要量化），否則，從目前我們已經(jīng)抽樣試驗的情況看，我國管樁企業(yè)中有的管樁耐久性不合格。
小結(jié)-4
從本次試驗研究中發(fā)現(xiàn)摻磨細礦渣用蒸養(yǎng)-壓蒸工藝生產(chǎn)的管樁混凝土，其耐久性試驗（特別是抗凍性試驗）發(fā)現(xiàn)有問題，這方面研究工作可繼續(xù)做下去；其抗凍性較差可以解釋的原因可能是摻磨細礦渣的管樁混凝土在水化生成物后，體積收縮為最大。另外，蒸養(yǎng)時的靜停時間對管樁混凝土的耐久性有影響，本次試驗表明影響特別靈敏。
免壓蒸法生產(chǎn)PHC管樁
|
外加劑 |
摻量
％ |
用水量
kg |
坍落度
mm |
抗壓強度 MPa | ||
|
1d |
3d |
7d | ||||
|
LS-JS |
1.2 |
117 |
45 |
79.7 |
85.4 |
90.0 |
|
ACE-68 |
1.0 |
122 |
55 |
84.9 |
92.0 |
95.5 |
|
LS-JS |
1.2 |
117 |
40 |
75.9 |
84.4 |
87.1 |
|
ACE-68 |
1.0 |
122 |
30 |
83.0 |
87.5 |
93.2 |
|
LS-JS |
1.2 |
117 |
30 |
75.3 |
86.8 |
88.7 |
LS-JS為佛山市瑞安建材公司生產(chǎn)的聚羧酸系超塑化劑；
ACE-68為巴斯夫公司生產(chǎn)的早強型聚羧酸系高效減水劑。
100℃干濕循環(huán)條件下，相對動彈性模量隨循環(huán)次數(shù)變化規(guī)律
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
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