多功能防腐剂CPA对海工混凝土性能的影响_韦添财.pdf

89多功能防腐剂CPA对海工混凝土性能的影响韦添财 吴雄华广西公路检测有限公司 广西 南宁 530024摘 要：本文通过将防腐剂 CPA 与普通混凝土制备海工混凝土，研究防腐剂 CPA 对混凝土工作性能，力学性能及抗氯离子侵蚀的影响。实验结果表明：随着防腐剂 CPA 掺量的增加，混凝土的坍落度并未发生明显变化，而混凝土的抗压强度出现的缓慢下降，强度最多下降了 4%。此外，混凝土的氯离子扩散系数随着防腐剂掺量的增加而呈现降低趋势，可见防腐剂的加入能明显改善孔隙结构，减缓氯离子的渗透速率。关键词：防腐剂 CPA；坍落度；抗压强度；氯离子扩散系数DOI:10.19569/119313/tu.202313030随着我国“一带一路”、“海洋强国”战略的布局，越来越多的建设工程会处于高盐度侵蚀的严酷环境中，海水中的Cl-1对钢筋产生锈蚀作用从而使得混凝土发生破坏，因此海洋环境中混凝土的耐久性问题日益突出，这对混凝土抵抗海水的侵蚀提出了更高的要求1-2。目前，加入外加剂以改善混凝土微观结构，从而提高混凝土的耐久性已成为国内外公认的一种行之有效的措施。刘亮等3研究了防腐剂对卤水侵蚀水泥-矿渣浆体的微观结构的影响，发现防锈剂促进了混凝土早期的水化反应，使得结构孔隙小、密实高，有利于阻碍侵蚀离子的扩散。杭美艳4等研究了抗复合盐侵蚀阻锈剂对混凝土的影响，结果表明该阻锈剂可明显延缓混凝土中钢筋的锈蚀,且混凝土的抗压强度与抗冻性能有也有一定提高。综上所述，针对海工混凝土结构抗腐防锈等耐久性问题，本文依托广西滨海公路龙门大桥工程，研究多功能防腐剂CPA对海工混凝土性能的影响，并分析其作用机理，为保证海工混凝土的耐久性与结构安全提供有益参考。1 试验用原材料和及配合比1.1 试验原材料水泥：来自华润水泥（上思）有限公司，P.52.5水泥，密度3.14g/cm3，28d抗压强度值是68MPa，标准稠度用水量为27.2%。粉煤灰：来自广西钦州蓝岛环保材料有限公司，F类级，密度2.27g/cm3，需水量比为93%，活性指数为78%。矿渣：来自广西源盛矿渣综合利用有限公司，S95，密度2.91g/cm3，活性指数为103%。集料：细集料为机制砂，区中砂。粗集料为碎石，类，掺配比列（5-10）mm：（10-20）mm=20%：80%。减水剂：来自江苏苏博特新材料股份有限公司PCA聚羧酸缓凝高效减水剂，减水率为26%。防腐剂：化学及物理性能见表1。表1 防腐剂(CPA)化学及物理性能1.2 配合比设计本试验研究以龙门大桥项目桥墩墩身C45高性能混凝土的配合比基础上，保持水泥用量、矿物掺合料总掺量、粗细集料、外加剂用量和水胶比不变，调整防腐剂CPA掺量，增加防腐剂CPA掺量同时减少粉煤灰及矿渣粉掺量，保持矿物掺合料总掺量不变。其中，试验中防腐剂CPA占胶凝材料总用量的2%，4%，6%，8%，10%。C45高性能混凝土配合比见表2。表2 C45高性能混凝土防腐剂CPA掺量0%10%配合比2 试验方法2.1 坍落度试验混凝土拌合物制备及拌合物性能试验依据普通混凝土拌合物性能试验方法标准（GB/T 50080-2016）5方法进行，试验环境相对湿度不宜小于50%，温度保持在205；所用材料、试验设备、容器及辅助设备的温度与试验室温度保持一致。2.2 力学性能试验混凝土力学试件成型、养护及抗压强度试验依据混凝土物理力学性能试验方法标准（GBT 50081-2019）6方法进行。各试验组三个150mm150mm150mm混凝土立方体抗压试件。试件拆模后应立即放入温度为202，相对湿度为95%以上的标准养护室中养护至28d测试龄期。技术探讨混凝土编号配合比/(kg/m3)水泥 粉煤灰 矿渣粉 防腐剂 CPA 细集料 粗集料水减水剂CPA-0165138143076810601568.03CPA-2165134138976810601568.03CPA-41651291341876810601568.03CPA-61651251292776810601568.03CPA-81651201253676810601568.03CPA-101651161204576810601568.03氧化镁/%氯离子/%比表面积/m2*kg-1膨胀率/%抗压强度比/%凝结时间1d28d7d28d初凝/min 终凝/%4.500.0073440.0560.240105101713.35902.3 混凝土氯离子扩散系数试验混凝土氯离子扩散系数依据普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准（GB/T 50082-2009）7中快速氯离子迁移系数法（RCM法）进行，测试龄期为28d与56d。混凝土的非稳态氯离子迁移系数应按公式(1)进行计算。公式(1)式中：DRCM混凝土的非稳态氯离子迁移系数，精确到0.110-12m2/s；U所用电压的绝对值(V)；T阳极溶液的初始温度和结束温度的平均值（）;L试件厚度(mm)，精确到0.01mm；Xd氯离子渗透深度的平均值(mm)，精确到0.01mm。3 CPA对海工混凝土的影响3.1 CPA对海工混凝土力学性能及拌合物性能的影响图1为不同防腐剂CPA掺量下对C45混凝土28d强度的影响。可见，随着防腐剂CPA掺量的增加，试块的抗压强度呈现缓慢下降的趋势，当CPA掺量为10%时，CPA-10的抗压强度相比CPA-0下降了4%。这是由于CPA-0强度较高，混凝土中反应生成的胶凝材料数量随着粉煤灰与矿渣粉含量下降而逐渐减少，而防腐剂CPA反应生成的物质对强度的贡献较小，更多的是在试块孔隙中起到填充作用，因此试块强度缓慢降低。图2为不同防腐剂CPA掺量下对C45混凝土坍落度的影响。可见，当防腐剂CPA掺量逐渐增加时，混凝土拌合物的工作性能无明显变化。拌合物在不同CPA掺量下其粘聚性均良好、保水性均为无、棍度均为上和含砂均为多，坍落度波动在10mm内。技术探讨图1 C45混凝土CPA掺量与28d抗压强度关系图图2 C45混凝土CPA掺量与塌落度关系图3.2 CPA对海工混凝土氯离子扩散系数的影响图3为不同防腐剂CPA掺量下对C45混凝土坍落度的影响。可见，随着防腐剂CPA掺量的逐渐增加，试块的氯离子扩散系数呈现下降趋势。在不同养护龄期下，CPA-10的氯离子扩散系数分别为相同龄期CPA-0的70%与67%。这是由于防腐剂CPA在水化反应中产生的胶凝材料发生膨胀，减91少内部的收缩开裂，且填充试块内部孔隙，优化了孔隙结构，降低了侵蚀离子在混凝土中的扩散速率，故延缓钢筋锈蚀反应，混凝土在高盐环境中的耐久性能提高8。此外，在CPA掺量为6%时，当防腐剂CPA可填补的孔隙填满后，即使增加掺量也无法明显提升抗氯离子渗透能力，因此氯离子扩散系数下降趋势放缓。随着养护龄期的延长，混凝土内掺加的粉煤灰等活性矿物掺合料具有火山灰效应，掺合料的活性成分与水泥水化成分产生二次反应，二次水化产物持续填充内部孔隙，进一步使混凝土密实，故在相同的CPA掺量下混凝土的氯离子扩散系数降低9。技术探讨图3 C45混凝土CPA掺量与氯离子扩散系数关系图4 结论（1）在混凝土中掺入防腐剂CPA，混凝土的坍落度没有出现明显变化。此外，混凝土的抗压强度随着CPA掺量的增加而呈现缓慢下降的趋势，当CPA掺量为10%时，抗压强度仅下降10%。（2）在凝土中掺入防腐剂CPA，混凝土的氯离子扩散系数最多下降了30%。当CPA掺量为6%时，氯离子扩散系数的下降趋势减缓。且随着养护龄期的延长，混凝土的抵抗侵蚀离子的性能提高。参考文献：1 丁小富,李长成,赵顺增,刘立.混凝土抗侵蚀防腐剂性能研究J.低温建筑技术,2020,42(07):59-61+73.2 杨建森.氯盐对混凝土中钢筋的腐蚀机理与防腐技术J.混凝土,2001(07):52-56.3 刘亮,金宏程.混凝土防腐剂对卤水侵蚀水泥-矿渣浆体微结构的影响J.武汉理工大学学报,2019,41(12):37-44.4 杭美艳,赵文磊,董素芬,等.抗复合盐侵蚀防腐阻锈剂对混凝土性能影响研究J.硅酸盐通报,2019,38(01):283-288+293.5 GB/T 50080-2016,普通混凝土拌合物性能试验方法标准S.6 GB/T 50081-2019,混凝土物理力学性能试验方法标准S.7 GB/T 50082-2009,普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准S.8 徐雅丽,张培育.抗硫酸侵蚀防腐剂对混凝土性能影响研究及其作用机理的探讨J.硅酸盐通报,2016,35(07):2304-2308.9 栗华清,兰祥辉,陆春华,等.粉煤灰对水泥石氯离子渗透扩散性的影响J.硅酸盐通报,2009,28(02):320-323.作者简介：韦添财，本科，广西公路检测有限公司，技术研发员，助理工程师，道路工程试验检测师，研究方向：公路工程试验检测。吴雄华，本科，广西公路检测有限公司，总工程师，高级工程师，研究方向：道路工程。