时间：2013-11-29 分类：矿业
摘要：铜陵地区的地下土、水有较多的腐蚀性物质，本文建立地下腐蚀离子模型，采用不同比例掺量进行混凝土耐久性试验研究，为铜陵地区地下混凝土施工提供了重要的参考依据。
关键词：耐久性；腐蚀；建筑基础；混凝土
引言
长期以来，在场地土、水的腐蚀性问题上，由于其作用的隐蔽性与危害的滞后性，一直没有引起业内人士的足够重视。在岩土工程实践中，许多地方还在拿以前的\"地区经验\"说话。但是，由于建筑物所处环境介质的腐蚀以及设计、施工和使用等诸多因素的影响，钢筋混凝土结构物都不同程度地遭受各种侵蚀介质的腐蚀破坏，导致混凝土结构的耐久性、强度及其与钢筋黏结强度等基本性能的降低，对国民经济造成极大的损失。
铜陵地区大量矿厂、化工厂、造纸厂等企业对地区产生大量污染源，针对这种状况，为了防止场地对建筑基础腐蚀，避免不必要的经济损失，当前急需对其腐蚀性进行及时动态的评价，为岩土工程勘察及岩土工程环境的治理提供依据，本次试验只观察龄期60d时的混凝土试块抗压强度。
1试验材料及配比
由程祖锋[1]的研究可知，研究区影响建筑基础混凝土腐蚀程度与速度的因素主要是地下水、场地土中所含的侵蚀性SO42-和Cl-，其中SO42-主要来自MgSO4，而Mg2+对混凝土的耐久性同样有影响，研究区场地土的PH值偏酸性。那么SO42-与Mg2+对混凝土耐久性的影响是简单的叠加还是产生交互作用呢？本文将根据在此研究基础上，配比不同离子模型，进行混凝土耐久性试验研究。
试验选用的水泥是铜陵市海螺水泥有限公司生产的42.5R的普通硅酸盐水泥；粉煤灰采用铜陵皖能电厂生产的Ⅰ粉煤灰；细骨料采用河砂，属于Ⅱ区中砂，级配合格；粗骨料为碎石；水为铜陵自来水。具体混凝土配合比见表1。
表1混凝土配合比
编号粉煤灰掺量
（%）混凝土配比（kg/m3）
水泥粉煤灰碎石砂水
A10521.901049.6565.2198.3
A25495.826.11049.6550.4198.3
A310469.752.21049.6535.6198.3
A415443.678.31049.6520.8198.3
结合铜陵市实际腐蚀环境，并考虑到时间关系，本次试验采用Na2SO4、MgCl2、MgSO4、NaCl和HNO3五种试剂配制了3~4种浓度的SO42-、Mg2+、MgSO4、Cl-和H+腐蚀溶液，见表2。
表2腐蚀介质浓度表
腐蚀介质编号腐蚀介质浓度(mg/L)PH值
SO42-Mg2+MgSO4Cl-
Ⅰ10001000100050002
Ⅱ30003000300030003
Ⅲ50005000500050004
Ⅳ10000100001000010000
2.试验方法及数据
由于本实验采用的混凝土配合比有四种（A1、A2、A3、A4），因此混凝土试块成型分四次进行，根据实验要求和实验条件混凝土试块一律采用70×70×70mm3的钢铁板模具浇注而成，每次同时成型同编号混凝土试块40块，共160块。
试件成型后用塑料布覆盖表面，以防止水分蒸发，并在温度为25℃情况下静置24小时后拆模编号，试件外观尺寸标准无破损等现象，养护时间28天。然后在干燥箱中100℃条件下烘10小时，冷却称重，然后分成20组，1组仍进行标养，其它19组分别放在4.2中配制的侵蚀溶液中，待达到60d龄期后，取出试件洗净，在同样条件下烘10小时，冷却称重，测定抗压强度，实验结果如下表,负号表示质量降低。
表3混凝土试块重量变化表
腐蚀溶液试块类型
类型浓度(mg/L)A1A2A3A4
SO42-10000.610.550.480.42
30001.641.351.111.04
50002.372.151.931.29
100002.021.921.651.16
Mg2+10000.410.320.180.22
30000.850.820.680.53
50001.221.070.850.79
100000.940.880.730.72
MgSO410000.950.820.690.68
30002.372.041.921.73
50003.393.012.552.06
100002.912.842.422.01
Cl-1000-0.06-0.03-0.09-0.13
3000-0.12-0.05-0.13-0.10
5000-0.18-0.10-0.19-0.94
10000-0.29-0.22-0.26-0.20
PH值2-0.36-0.21-0.16-0.12
3-0.19-0.14-0.10-0.04
4-0.17-0.11-0.06-0.03
图1A3组试件的重量变化
浸泡60d后混凝土试块抗压强度试验结果见表4。
表4混凝土抗压强度单位：MPa
腐蚀溶液试块类型
类型浓度(mg/L)A1A2A3A4
未浸泡47.7446.2544.1341.99
SO42-100050.2247.3545.4842.80
300051.3749.1746.5344.04
500047.2646.9448.3345.27
1000043.7345.1044.64—
Mg2+100048.3349.0444.9643.22
300045.9046.1045.8046.98
500043.6345.1046.7340.96
1000042.2244.3143.5939.39
MgSO4100053.2750.1846.0345.48
300054.6949.5747.98—
500044.7146.1850.1047.15#p#分页标题#e#
1000039.3143.6346.8240.06
Cl-100048.1149.3147.9944.54
300047.92—48.32—
500047.2748.9646.6942.31
1000046.5347.6046.7341.67
PH值245.9847.7847.1442.86
347.2248.8148.7043.60
447.9848.2549.2244.04
3试验结果分析
1)试件在SO42-、Mg2+和MgSO4侵蚀溶液中侵蚀一定龄期后，其质量随着侵蚀溶液浓度的增加并未减少，反而有所增加，但其增加量随着粉煤灰加入量的增加而下降；在Cl-和酸溶液中，试件的质量有所减少，这是由于分解腐蚀造成的。
2)试件的抗压强度在相同龄期内随着SO42-、Mg2+和MgSO4溶液浓度的增加而增加，这是在浓度较小时，时间内部的膨胀应力尚未达到抗压极限，反而抵抗了收缩裂缝的形成，起到了类似膨胀剂的作用。当溶液浓度达到10000mg/L时，抗压强度有不同程度的减少。在Cl-和酸溶液中，试件的抗压强度也有微小增加，但增加幅度很小。
3)SO42-和Mg2+导致混凝土质量和强度的变化只是一个简单的叠加，不产生交互作用。虽然A3组试块的质量变化比较大，但其抗压强度却比较稳定，可见其耐久性较好。
4结论及建议
1)由于分解腐蚀等原因，试件在Cl-和酸溶液中的质量有所减少；试件的抗压强度在相同龄期内溶液浓度达10000mg/L时为最小；SO42-和Mg2+导致混凝土质量和强度的变化只是一个简单的叠加，不产生交互作用。
2)本文只是考虑几种离子和龄期60d对混凝土的腐蚀性影响，在以后阶段可进行不同的离子配比和更长龄期的研究。
参考文献:
[1]程祖锋.建筑基础腐蚀性试验与评价研究[D].长春:吉林大学,2006.
[2]曹楚南.中国材料的自然环境腐蚀[M].北京:高等教育出版社,2005.
[3]马建.对《岩土工程勘察规范》中\"水和土腐蚀性的评价\"部分的分析[J].工程勘察,2001,(1):32～35.
