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        室內(nèi)模擬方法模擬實(shí)際工程腐蝕條件的試驗(yàn)研究

        2018-05-10 09:19:34魏興磊
        建筑與裝飾 2018年4期
        關(guān)鍵詞:鹽霧試件構(gòu)件

        魏興磊

        天津順馳新地置業(yè)有限公司 天津 300000

        本文將借助腐蝕構(gòu)件中Cl-含量這一橋梁,通過浸烘循環(huán)和鹽霧試驗(yàn)兩種不同程度的室內(nèi)模擬方法來模擬實(shí)際海中混凝土和濱海大氣中的混凝土的腐蝕條件,并將二者進(jìn)行聯(lián)系對比,從而間接地反應(yīng)實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的腐蝕條件,為鹽害環(huán)境下工作的混凝土結(jié)構(gòu)的使用期及其維修保護(hù)提供理論依據(jù)。

        1 試驗(yàn)方案和試驗(yàn)材料

        1.1 試驗(yàn)方案

        以室內(nèi)環(huán)境為基礎(chǔ),本實(shí)驗(yàn)由兩部分組成,一是通過浸烘循環(huán)促進(jìn)腐蝕的方法來模擬海工混凝土的腐蝕狀況,二是通過制造鹽霧環(huán)境來模擬濱海大氣中混凝土的腐蝕條件。本次試驗(yàn)梁的截面尺寸為100mm×100mm,在兩種腐蝕結(jié)束后,分層對混凝土中Cl-進(jìn)行檢測和分析,探尋在不同環(huán)境中Cl-在混凝土中的擴(kuò)散規(guī)律[1]。

        (1)第一種促進(jìn)腐蝕的試驗(yàn)方法——浸烘循環(huán)法

        先將經(jīng)過28d標(biāo)養(yǎng)后的試件放入已配置好的5倍于海水中Cl-濃度的侵蝕溶液中,使其浸泡12h,并保持溶液溫度為室溫20℃,然后將其放入烘箱內(nèi)(烘箱溫度控制在(80±2)℃)烘烤12h,此為一次浸烘循環(huán)(24h),并如此反復(fù)進(jìn)行。

        采用浸烘循環(huán)法,在室內(nèi)工作1d可以與實(shí)際的海水中浸泡40d等效,本次實(shí)驗(yàn),以45d為一周期,每一周期與五年的實(shí)際工程相當(dāng),四個(gè)周期即為二十年。試件編號(hào)為A1、A2、A3、A4。

        (2)第二種促進(jìn)腐蝕的試驗(yàn)方法--鹽霧試驗(yàn)法

        鹽霧試驗(yàn)法同樣為四個(gè)周期,每個(gè)周期進(jìn)行28d。具體試驗(yàn)過程為,將試件放入鹽霧箱內(nèi),采用間斷式噴霧方式,以1h為一周期,噴霧20min,間歇40min,用以控制鹽霧箱內(nèi)的鹽霧濃度在一定的范圍內(nèi)。為加速腐蝕速度,模擬實(shí)際環(huán)境的干濕交替的狀態(tài),每周六日開箱晾干。將沿海地區(qū)的年均氣溫作為參考,設(shè)定試驗(yàn)箱的溫度為20℃。

        將距海岸100m的Cl-濃度為基準(zhǔn),來模擬20年的濱海大氣中的混凝土結(jié)構(gòu),其Cl-濃度的年月平均值為10.856μg/(cm3·d),經(jīng)計(jì)算,試驗(yàn)鹽水濃度約為11%。試件編號(hào)為B1、B2、B3、B4。

        1.2 試驗(yàn)材料

        實(shí)驗(yàn)采用的是由天津?yàn)I海漢拿混凝土有限公司生產(chǎn)的C35混凝土(水灰比為0.5),其含堿量符合DB29-176-2007規(guī)范的要求。

        1.3 試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)過程中,分別對試件0~3mm、3~6mm、6~9mm、9~12mm等不同深度處的混凝土中Cl-含量進(jìn)行檢測分析。因混凝土表面Cl-濃度積累程度不同,刮取各構(gòu)件中間區(qū)段位置的表面混凝土試樣,進(jìn)行Cl-濃度分析。具體方法參照規(guī)范《水運(yùn)工程混凝土試驗(yàn)規(guī)程》的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行[2]。

        2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

        圖1 Cl-含量與浸入深度關(guān)系圖

        圖2 Cl-含量與腐蝕周期關(guān)系圖

        綜合圖1圖2可以看出:

        (1)Cl-含量隨擴(kuò)散深度的增加而減少,隨時(shí)間不斷增長。

        (2)從圖2可以看出,在腐蝕初期,在距試件表面0~3mm、3~6mm處的Cl-濃度驟升,Cl-擴(kuò)散速度很快,屬于Cl-擴(kuò)散驟變期,在這一期間,主要有兩方面原因引起,一是Cl-擴(kuò)散主要是由于Cl-的濃度差引起的,表面Cl-濃度越高,其擴(kuò)散至混凝土內(nèi)部的Cl-則越多,擴(kuò)散速度相對較快。二是腐蝕初期,混凝土由于其表面水分蒸發(fā)過快,硬化時(shí)塑性收縮過快,以及溫度應(yīng)力,混凝土徐變和混凝土生產(chǎn)工藝等一系列原因,造成的試件表面存在大量的孔洞和裂縫,以及干濕交替下毛細(xì)孔的抽吸影響也比較大,導(dǎo)致Cl-很容易侵入到混凝土內(nèi)部致使Cl-擴(kuò)散速度驟快。

        (3)從圖2還可以看出,當(dāng)試件腐蝕一個(gè)周期后,到四個(gè)腐蝕周期結(jié)束,Cl-濃度繼續(xù)增加,但其速度平緩,并趨于一穩(wěn)定值,屬于Cl-穩(wěn)定擴(kuò)散期,在這一期間,主要是由于隨著時(shí)間的增長,混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)已趨于穩(wěn)定,起初的內(nèi)部缺陷,已被之前入侵的Cl-和其他附屬產(chǎn)物所填充,Cl-濃度增量明顯減少,其擴(kuò)散速度也隨之減小并趨于穩(wěn)定。在距試件表面6~12mm處的Cl-濃度即使在腐蝕初期也是穩(wěn)定擴(kuò)散的,此處的Cl-含量也比較穩(wěn)定[3]。

        3 結(jié)束語

        (1)本次實(shí)驗(yàn)表明,無論哪種腐蝕方法,混凝土中Cl-含量都是隨擴(kuò)散深度的增加而減少,而隨時(shí)間不斷增長的。

        (2)試驗(yàn)表明,Cl-在混凝土中的擴(kuò)散分為兩個(gè)時(shí)期,即Cl-擴(kuò)散驟變期和Cl-穩(wěn)定擴(kuò)散期。而出現(xiàn)這兩種不同時(shí)期的原因是Cl-的濃度差和混凝土本身的結(jié)構(gòu)特性。

        (3)利用本次推導(dǎo)得到的Cl-擴(kuò)散系數(shù)和混凝土表面Cl-濃度,可以反向推算出距混凝土表面某一深度處的當(dāng)前Cl-含量,為鹽害環(huán)境下工作的混凝土結(jié)構(gòu)的使用期和其維修保護(hù)提供參考。

        (4)本次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)比較少,而且試驗(yàn)本身具有較大的離散性,而且本次試驗(yàn)并沒有考慮實(shí)際工程中的構(gòu)件處于應(yīng)力狀態(tài)下這一現(xiàn)象,所以需要進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)來加以修正和改進(jìn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 洪定海.混凝土中鋼筋的腐蝕與保護(hù)[M].北京:中國鐵道出版社,1998:31.

        [2] 閻西康.鹽腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能試驗(yàn)研究[D].天津:天津大學(xué),2005.

        [3] 范穎芳.受腐蝕鋼筋混凝土構(gòu)件性能研究[D].大連:大連理工大學(xué),2002.

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