KLC混凝土防腐抗裂劑性能試驗研究報告

1、.KLC混凝土防腐抗裂劑 性能試驗研究報告 1 概述浙江省地處東南沿海，隨著經(jīng)濟的持續(xù)增長，沿海地區(qū)的基礎設施建設將越來越多。這些處于海洋環(huán)境中的混凝土結構易受硫酸鹽，氯離子等多種侵蝕介質侵入，產(chǎn)生物理和化學反應而逐漸破壞。鑒于經(jīng)濟、資源和安全性因素，防腐蝕破壞、提高混凝土結構的耐久性，確保工程的使用壽命，成為沿海地區(qū)工程建設的重大現(xiàn)實問題。隨著建筑技術的不斷更新，混凝土結構的新材料，新工藝，新技術的研究開發(fā)應用取得了長足的進步。蘭溪市科建建設工程材料有限公司生產(chǎn)的由多種超細礦渣,粉煤灰,沸石和活性激發(fā)組分等無機材料復合而成KLC混凝土防腐抗裂劑。在普通硅酸鹽水泥中按一定比例內(nèi)摻，改善了混凝土

2、的和易性，減少了混凝土塌落度經(jīng)時損失，使混凝土具有相對致密的結構，很低的滲透性，因而能抵擋外部物質侵蝕，從而提高混凝土的耐久性。本試驗根據(jù)水利工程建設特點及對原材料和混凝土性能有關要求，對內(nèi)摻KLC混凝土防腐抗裂劑混凝土的工作性，力學特性及耐久性與同級配的普通硅酸鹽水泥混凝土的性能進行對比分析，探求KLC混凝土防腐抗裂劑對混凝土耐久性的影響。2 試驗原材料與試驗方案2.1 原材料原材料主要為蘭溪市科建建設工程材料有限公司生產(chǎn)的KLC混凝土防腐抗裂劑、浙江尖峰牌普通硅酸鹽42.5級水泥，細度模數(shù)為2.5的中砂，粗集料為5-25mm連續(xù)級配碎石，拌和用水為飲用水。2.1.1 混凝土防腐抗裂劑按GB

3、8076-1997混凝土外加劑與GB/T18736-2002高強高性能混凝土用礦物外加劑的要求，對KLC混凝土防腐抗裂劑進行性能檢測，其各項性能結果見表2.1.1表2.1.1 KLC混凝土防腐抗裂劑性能檢測結果檢驗項目含水率%氧化鎂%氯離子%三氧化硫%比表面積m2/kg需水量比%凝結時間h:m:n活性指數(shù)%對鋼筋銹蝕作用初凝終凝7d28d檢驗結果0.64.130.023.024581002:304:2078101對鋼筋無銹蝕作用2.1.2 水泥試驗采用浙江尖峰普通硅酸鹽水泥42.5級，試驗結果見表2.1.2。表2.1.2 水泥性能試驗結果檢驗項目細度80um方孔篩余(%)安定性(雷氏法)標準稠

4、度用水量%(標準法)凝結時間h:m:n抗折強度MPa抗壓強度MPa初凝時間終凝時間3d28d3d28d檢驗結果2.3合格26.62:453:375.27.127.246.92.1.3 砂試驗采用河砂，細度模數(shù)2.5，具體品質指標見表2.1.3表2.1.3 砂品質指標試驗結果干砂表觀密度(kg/m3)松散堆積密度(kg/m3)飽和面吸水率(%)空隙率(%)硫化物及硫酸鹽含量(%)262016802.0360.03輕物質含量(%)氯離子含量(%)云母含量(%)含泥量(%)有機質含量(比色度)0.040.010.51.6淺于標準色2.1.4 粗集料試驗采用5-25mm連續(xù)級配的碎石，具體品質指標見表

5、2.1.4表2.1.4 碎石品質指標試驗結果干表觀密度(kg/m3)松散堆積密度(kg/m3)飽和面干表觀密度(kg/m3)空隙率(%)硫化物及硫酸鹽含量(%)260015562580400.01含泥量(%)針片狀顆粒含量(%)石料堅固性(%)壓碎值(%)有機質含量(比色度)0.31.721.264.26淺于標準色2.2 試驗方案混凝土配合比選擇中等強度等級C30混凝土，配制強度控制在38MPa左右。KLC混凝土防腐抗裂在對比試驗中采用內(nèi)摻法，按等量代替水泥計算。試驗按GB50119-2003混凝土外加劑應用技術規(guī)定，GB/J50081-2002普通混凝土拌和物性能試驗方法，GB/T50081

6、-2002普通混凝土力學性能試驗方法，GBJ82-85普通混凝土長期性能試驗方法，ASTMC1202抗氯離子滲透性試驗方法以，SL352-2006水工混凝土試驗規(guī)程，硫酸鹽侵蝕破壞試驗方法等試驗方法要求進行。試件成型采用強制式攪拌機，在投入粗骨料、砂、水泥、KLC混凝土防腐抗裂劑后進行干攪拌，均勻后，再加水充分攪拌，攪拌時間3min，攪拌均勻后，進行拌和物性能測試，成型各種力學性能，耐久性能測試試件，混凝土拌和物裝入試模，在振動臺上振實后抹面養(yǎng)護，24h后拆模，試件放入養(yǎng)護室養(yǎng)護。3 試驗結果與分析3.1 混凝土拌合物性能混凝土拌合物性能試驗主要進行混凝土塌落度試驗和含氣量試驗，本試驗混凝土塌

7、落度控制在70-90mm之間，試驗配比及結果見表3.1。表3.1 混凝土拌合物試驗配合比及結果試件編號水泥(kg/m3)KLC 防腐抗裂劑(kg/m3)砂(kg/m3)碎石(kg/m3)水(kg)塌落度mm和易性含氣量(%)抗壓強度(MPa)初始0.5hJ135072511801458040好1.536.3B2807072511801459070好2.036.5注：本試驗，KLC混凝土防腐抗裂劑內(nèi)摻量為20%3.2 混凝土的抗凍性能混凝土的抗凍融性能是混凝土耐久性的一頂重要指標，是指混凝土在水飽和狀態(tài)下能承受多少次凍融循環(huán)作用而不受破環(huán)的性能，抗凍性可間接反映混凝土抵抗環(huán)境水侵入和抵抗冰晶的能

8、力。本課題試驗主要選用摻加20%KLC防腐抗裂劑配制的混凝土試件和普通水泥混凝土試件按SL352-2006水工混凝土試驗規(guī)程要求進行，采用快速凍融試驗方法，試件尺寸為100mm100mm400mm的試件，每組三塊，試件養(yǎng)護令期為28天，試驗前泡水4天，試驗在混凝土全自動快速凍融試驗機中進行，試件中心溫度控制在-172和82，一個凍融循環(huán)為2-4h，每25次凍融循環(huán)后對試件檢測一次動彈性模量和試件質量損失，試驗結果見表3.2。表3.2 混凝土抗凍性能試驗結果(重量損失/相對動彈性模量%)試件25次50次75次100次全水泥混凝土J10.08/95.90.10/86.14.6/64.415.2/-

9、內(nèi)摻20%KLC 混凝土B-0.4/96.4-0.06/88.62.1/76.510.1/-從試驗結果看，凍融循環(huán)作用加速了混凝土的損傷程度和失效過程，全水混凝土和內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑混凝土的抗凍標號為F75，在F100時，試件已破損，后者在75次凍融循環(huán)后的相對動彈性模量略大于全水混凝土。為提高摻加KLC混凝土防腐抗裂劑的混凝土的抗凍性能，適當引氣是提高混凝土抗凍性的有效措施，故今后配制混凝土時，可適當加入引氣劑，使混凝土結構中存在許多均勻的微小空間，降低和延緩水冰凍產(chǎn)生體積膨脹壓力引起的混凝土破壞。3.3 混凝土的抗?jié)B性能混凝土在使用過程，由于受到環(huán)境中的水，氣體及其中含有害的

10、侵蝕價質的侵入，產(chǎn)生物理和化學的反應而逐漸破壞?；炷聊途眯詫嵸|上就是抵抗這種破環(huán)作用的能力，混凝土抗?jié)B性能的高低直接反映混凝土的耐久性能。本課題混凝土抗?jié)B試驗參照SL352-2006水工混凝土試驗規(guī)程標準中的試驗方法進行。試件頂面直徑175mm，底面直徑185mm，高度為150mm的圓臺體，圓臺試件養(yǎng)護28天后取出干涼一天，然后在試件側面滾涂一層溶化的蠟封材料，將試件壓入經(jīng)烘箱預熱過的試件套中，稍冷卻后解除壓力，連同試件套裝在抗?jié)B儀上進行試驗，試驗從水壓力0.5MPa開始，以后每隔8h 加水壓力0.1MPa，并隨時觀察試件端面滲水情況，當6個試件中有3個試件端面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象時，試驗停止，記錄

11、當時水壓。為了進一步了解試件內(nèi)部滲水情況，最后把結束試驗的試件劈開，測定平均透水高度，試驗結果見表3.3。表3.3 混凝土抗?jié)B性能試驗結果試件編號混凝土配合比(kg/m3)抗壓強度(MPa)抗?jié)B等級滲水高度(mm)水泥 KLC 防腐抗裂劑砂碎石水J1350725118014536.3P11B28070725118014536.5P1282試驗結果可以看出，全水泥混凝土試件J1，當壓力加到1.1MPa時試件面出現(xiàn)點狀滲水、而內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑的混凝土試件B當壓力加至1.2MPa時，沒有滲水發(fā)生，試件在壓力機上劈開，經(jīng)測量滲水高度為82mm，內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑混凝土抗?jié)B

12、性能優(yōu)于全水泥混凝土。3.4 混凝土的抗裂性能在高溫或風速較大的季節(jié)，大面積暴露的新鮮混凝土表面，在混凝土終凝之前容易產(chǎn)生收縮裂縫，這是由于新鮮混凝土表面水的蒸發(fā)速度大于混凝土的泌水速度，水的蒸發(fā)由表面深入到新鮮混凝土表面以內(nèi)，使蒸發(fā)面形成凹液面，使混凝土表面收縮，產(chǎn)生肉眼看不見的微細裂縫即塑性收縮裂縫，這種裂縫常出現(xiàn)在混凝土板、路面、梁等大面積暴露的結構表面，它不僅影響混凝土外觀質量，同時也影響混凝土結構的耐久性。本試驗主要是對摻加KLC混凝土防腐抗裂劑混凝土的抗裂性能和普通水泥混凝土的抗裂性能進行對比試驗，考察其早期抗裂性能。該試驗采用平板試件方法進行，考察其早期抗裂性能。試驗模具內(nèi)邊尺寸

13、為600mm600mm63mm的鋼制方型模具，在模具的每邊分別裝配8對8mm長100mm和8mm長50mm的約束鋼筋，將預定配比混凝土拌和物裝入模具中插搗成型，抹平表面，立即用塑料薄膜覆蓋，2h后將塑料薄膜取下，開始用電風扇吹混凝土表面，兩組對比的試驗樣品測試控制相同的室溫，溫度和風速，在室氣流動相同環(huán)境中，用專門觀察裂縫的50倍讀數(shù)顯微鏡對各混凝土板開裂情況進行跟蹤觀測，開始每10min觀察一次，當發(fā)現(xiàn)有裂紋產(chǎn)生后，每30min觀察一次，對試件進行24h觀察，記錄每塊混凝土板上裂縫的初裂時間，最大裂縫寬度、長度及裂縫數(shù)量，通過混凝土早期開裂情況來評定其抗裂性，試驗見照片1，試驗結果見表3.4

14、，試驗混凝土配合比及性能見表3.1。表3.4 混凝土開裂試驗結果編號試件名稱初裂時間(h:min)裂縫尺寸裂縫數(shù)量(條)裂縫最大寬度(mm)裂縫最大長度(cm)J1全水泥混凝土4：400.423.416B摻防腐抗裂劑混凝土5：500.222.56注：實驗室溫度為30，相對濕度為58%，風速為2臺臺140cm的吊扇開到最大檔連續(xù)吹風。從試驗結果看，摻加KLC混凝土防腐抗裂劑的混凝土試件，其混凝土表面裂縫明顯減少，裂縫寬度也明顯減小，初裂時間推遲1個多小時。內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑混凝土的開裂情況伏于全水泥混凝土。照片1 混凝土平板試件早期開裂情況跟蹤觀測3.5 混凝土的抗氯離子滲透性能鋼

15、筋混凝土由于氯離子的侵入加劇鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕是引起混凝土結構破壞和耐久性不足的重要因素之一，抗氯離子滲透性能主要考察混凝土的抵抗外界氯離子侵入的能力，提高混凝土密實度是阻止和延緩氯離子滲透的有效措施?；炷林新入x子滲透測試方法通常有氯離子滲透深度顯色測試法、取混凝土芯樣從混凝土表面開始等距離切片進行砂漿氯離子含量測定來檢測混凝土中氯離子侵入情況。本試驗采用PROOVE it設備，根據(jù)ASTMC1202-97標準快速自動測定混凝土抗氯離子滲透能力的方法對全水泥混凝土和摻加20% KLC混凝土防腐抗裂劑的混凝土試件進行電通量測試。試件在直徑100mm，高300mm試模中澆筑，養(yǎng)護28d，切去試件

16、兩端浮漿層后制成100mm50mm的試件各四塊，三塊一組。試驗前，把試件放入真空干燥器，開啟真空泵保持真空泵在760mmHg高度3小時后，讓經(jīng)煮沸半小時后冷卻水流入干燥器中浸沒試塊，使試塊浸泡在水中18h，確保試件吸水飽和，取出后用布擦干，裝入試驗槽中，試驗槽兩端，一端為3.0% Nac1溶液，另一端為0.3N NaOH溶液，在兩端施加60伏電壓，恒壓6h，記錄電流的經(jīng)時變化及通過試件的累計通電量值、庫侖，用于衡量混凝土上的密實程度和抵抗氯離子滲透能力。ASTMC1202-97直流電量法對混凝土滲透性能評價見表3.5.1，試驗結果見表3.5.2，試驗見照片2。照片2 抗氯離子滲透通電量試驗表3

17、.5.1 氯離子滲透率庫侖值滲透率等級4000高40002000中等20001000低1000100極低100可忽略表3.5.2 混凝土試件通過的電量與氯離子的滲透能力編號試件名稱水灰比抗壓強度MPa通過電量、庫侖氯離子滲透能力J1全水泥混凝土0.41436.32189低B摻20% KLC防腐抗裂劑混凝土0.41436.5730很低試驗結果表明，通過全水泥混凝土的試件電量為2189庫侖，內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑的混凝土試件通過電量就大大降低，通電量僅為730庫侖(屬于氯離子滲透能力很低等級)。由此可見，內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑后的混凝土內(nèi)部孔結構得到細化，使混凝土更加密實，從而

18、提高混凝土的抗氯離子滲透能力。3.6 混凝土的耐硫酸鹽腐蝕性能混凝土結構受到環(huán)境水中的硫酸鹽離子侵入混凝土內(nèi)部與一些固相組分發(fā)生化學反應和物理作用，生成一些難溶鹽類的膨脹性產(chǎn)物引起膨脹開裂，使混凝土表面層剝落破損?；瘜W反應破壞主要是硫酸根離子進入混凝土內(nèi)部，和水泥漿中的CH和C-S-H等組分溶出和分解，導致混凝土強度和黏結性能損失，最終導致混凝土結構的破壞，混凝土耐腐蝕性能主要是通過水泥膠砂的耐侵蝕能力來體現(xiàn)。本試驗依據(jù)GB2420-81水泥抗硫酸鹽侵蝕快速試驗方法規(guī)定，制備相同強度等級水泥40mm40mm160mm的細骨料全水泥混凝土試件和內(nèi)摻20% KLC混凝土防腐抗裂劑細骨料混凝土試件進

19、行對比試驗，試件成型1天 后拆模，養(yǎng)護室養(yǎng)護28天，試件配合比及性能見表3.6.1 。 表3.6.1 細骨料混凝土拌合物試驗配合比及結果試件水泥kg/m3防腐抗裂劑kg/m3砂kg/m3碎石kg/m3水kg水灰比抗折強度(MPa)抗壓強度(MPa)7d28d7d28dJ45755011722010.446.647.3935.644.4K3629555011722010.446.537.4234.744.5注：細骨料混凝土所用碎石為5-10mm，成型尺寸為40mm40mm160mm。每批試件配制成20組(每組三塊試件)，試驗前測定其基準抗折、抗壓強度，并對每組(三塊試件)稱重，然后將試件浸泡在3

20、% Na2SO4溶液中和清水中進行180次干濕循環(huán)實驗，干濕循環(huán)為在溶液中浸泡16個小時，在702烘箱中烘7小時，取出后冷卻1小時再浸泡于溶液中，作為一次循環(huán)。在180次循環(huán)中選擇，0、20、40、60、80、100、120、140、160、180次時，試件進行抗折，抗壓強度試驗，并在每組抗折、抗壓試驗前，試件進行稱重，來分析試件破損情況，試驗結果見圖1、圖2。圖1表明，抗折強度曲線總體變化規(guī)律為先上升，到一定循環(huán)次數(shù)后再下降，前期干濕循環(huán)環(huán)境對試件結構沒有形成多大的破壞，浸泡在3%Na2S04溶液中的試件和浸泡在清水中試件在40次時或60次時其抗折強度達到最高后(全水泥細骨料混凝土試件在40

21、次循環(huán)時抗折強度最高，摻KLC混凝土防腐抗裂劑細骨料試件在60次循環(huán)時抗折強度最高)，其后在3% Na2SO4溶液中干濕循環(huán)嚴劣環(huán)境對試件結構的破壞作用就表現(xiàn)出來了，抗折強度開始下降，其全水泥細骨料混凝土試件在140次干濕循環(huán)后其抗拆強度直線下降，至180次循環(huán)時，試件混凝土上表面剝落，抗折強度降至最低點。摻KLC混凝土防腐抗裂劑細骨料混凝土試件在3%Na2S04溶液中干濕浸泡循環(huán)中，抗拆強度下降緩慢，到180次循環(huán)時抗折強度略小于初次時抗折強度。在清水中干濕循環(huán)的兩組對比試件經(jīng)180次循環(huán)后，其抗折強度略高于初次時的抗折強度。圖2抗壓強度曲線變化表明，試件浸泡在3%硫酸Na2S04溶液中進行

22、干濕循環(huán)在40次循環(huán)時，試件的抗壓強度達到最高值，在隨后的循環(huán)中，全水泥細石混凝土試件在3% Na2S04鹽溶液中干濕循環(huán)，抗壓強度下降較快，在140次循環(huán)后，抗壓強度顯直線下降，說明水泥骨料混凝土在3% Na2S04溶液侵蝕的嚴劣環(huán)境下，腐蝕破損嚴重。內(nèi)摻KLC混凝土防腐抗裂劑的細骨料混凝土試件在3% Na2S04溶液中干濕循環(huán)中在40次循環(huán)時抗壓強試達到最高值，其后在3%溶液中干濕循環(huán)過程中抗壓強度開始緩慢下降，最終到180次循環(huán)結束時，抗壓強度仍然很高，表明摻加KLC混凝土防腐抗裂劑細骨料混凝土試塊能有效地的抵抗干濕循環(huán)中侵蝕性硫酸鹽溶液的侵入作用。全水泥細骨料混凝土試塊和內(nèi)摻20%KL

23、C混凝土防腐抗裂劑細骨料混凝土試件在清水環(huán)境中循環(huán)180次后，抗壓強度略高于初次時抗壓強度。兩批細骨料混凝土試件在干濕循環(huán)中試件重量的變化，也顯示出全水泥細骨料混凝土試件在3% Na2S04溶液干濕循環(huán)中混凝土表面剝蝕情況，在前120次循環(huán)中，浸泡在清水中和浸泡在3% Na2S04溶液中的各組試件在循環(huán)前的重量和循環(huán)后的重量，損失率均在0.4%以內(nèi)，但到180次循環(huán)結束時，在3% Na2S04溶液中進行干濕循環(huán)的全水泥細骨料混凝土試件表層混凝土已全部剝落，手摸試件后，表層疏松，碎石、砂子直向下掉，試件重量損失值7.34%，腐蝕破損嚴重，見照片3。摻加20%KLC混凝土防腐抗裂劑細石混凝土試件在

24、3%Na2SO4溶液中干濕循環(huán)180次后，試件基本完整 ，重量損失小，見照片4。試件干濕循環(huán)前后重量損失情況見表3.6.2。照片3 全水泥細骨料混凝土試件在3% Na2S04溶液中干濕循環(huán)180次后腐蝕破損嚴重照片照片4 在3% Na2S04溶液中經(jīng)180次干濕循環(huán)后兩組試件（左側）為全水泥混凝土試件，（右側）為內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑試件表3.6.2 混凝土試件干濕循環(huán)前后試件重量試件名稱項 目干濕循環(huán)60d質量變化/g干濕循環(huán)120d質量變化/g干濕循環(huán)180d質量變化/g循環(huán)前循環(huán)后變化率%循環(huán)前循環(huán)后變化率%循環(huán)前循環(huán)后變化率%J1(清水)1827.31826.6-0.0418

25、63.51859.9-0.191831.21825.1-0.33K1(清水)1840.91840.1-0.041831.61824.2-0.401856.01850.6-0.29J1(3%Na2SO4)1848.51835.2-0.721840.61833.9-0.371826.31692.2-7.34K1(3%Na2SO4)1826.71825.9-0.041861.81856.9-0.261843.61822.0-1.17注：循環(huán)后重量損失包括在干濕循環(huán)過程中，搬動碰撞的一些重量損失試驗表明全水泥細骨料混凝土試件在3% Na2S04溶液中干濕循環(huán)180次后，幾乎喪失了抗壓強度，抗折強度，試

26、件嚴重破損，混凝土表面全部剝蝕，表面砂粒碎石疏松掉下，集料暴露，凹凸不平，說明全水泥細骨料混凝土試件在干濕交替的3% Na2S04溶液中循環(huán)，混凝土結構受到嚴重剝蝕破損。內(nèi)摻20%KLC混凝土防腐抗裂劑的細骨料混凝土改善了混凝土內(nèi)部的微細結構，提高了混凝土早期抗裂性，減少了混凝土表面裂縫，增強了混凝土密實性與抗?jié)B性能，在3% Na2S04溶液中干濕循環(huán)，能有效抵制有害介質侵入混凝土內(nèi)部，經(jīng)過180次干濕循環(huán)，其抗折強度，抗壓強度和試件的重量損失試驗前后均無大的變化，提高了混凝土結構的耐久性4 結語(1)KLC混凝土防腐抗裂劑符合GB8076-1997混凝土外加劑及GB/T 18736-2002高強高性能混凝土用礦物外加劑有關性能指標的要求。(2)普通硅酸鹽水泥摻加HH混凝土防腐抗裂劑，能改善了混凝土和易性，減少了混凝土坍落度的經(jīng)時損失，使其具備良好的工作性。(3)摻加20% KLC混凝土防腐抗裂劑混凝土的抗凍性和同級配的全水泥混凝土抗凍標號均為F75,但摻加20% KLC混凝土防腐抗裂劑的混凝土在75次凍融循環(huán)后的相對彈性模量略高于全水泥混凝土。要提高混凝土的抗凍標號，在摻加KLC混凝土防腐抗裂劑配制的混