探花视频:探究暴露于高浓度氯化钙和氯化镁对混凝土的耐久性及损伤作用
在寒冷地区,由于某些有害化学相的形成,包括氯氧化钙,氯化钙和氯化镁除冰盐会损坏混凝土路面,虽然在水泥浆规模上有很多研究,但对混凝土损伤的研究较少,在本研究中,我们评估了氯化钙和氯化镁对混凝土的损伤,并解释了补充胶凝材料(SCM)的替代水平、加气、盐类型和暴露条件在损伤发展中的作用。
实验表明,随着SCM更换水平和空气含量的增加,损伤都会减少,当空气含量大于混凝土体积的5%时,具有20%粉煤灰替代水平或35%矿渣的混合物显著减轻了损坏。
混凝土混合物的91天体电阻率值,根据空气含量绘制和先前研究的值显示,使用相同的材料和具有相似空气含量的混凝土,但固化了15天,随着固化时间从28天增加到91天,所有混合物的体积电阻率都有所增加。
与含有SCM的混合物相比,对照混合物的增加可以忽略不计,这与文献的发现一致,该发现表明SCM的掺入增加了体积电阻率,特别是在晚年,这种增加的体积电阻率意味着混凝土具有更精细的微观结构和孔隙溶液的导电性降低(由于火山灰/潜伏水力反应导致更大的碱结合)。
精细的微观结构表明,混凝土将更能抵抗溶液进入,91天的体积电阻率随着SCM更换的增加而增加,与潜伏的水力渣相比,火山灰粉煤灰的体积电阻率更高,除FA35混合物外,空气含量对体积电阻率没有强烈影响,FA32混合物在最高空气含量下体积电阻率急剧增加。
理想情况下,这些测量应该在浸入石灰水或模拟孔隙溶液中的试样上进行,以确保受控的浸出和饱和度,这里故意不使用最后两种固化选择,因为沉积在表面的氢氧化钙与除冰盐溶液之间可能发生反应,使损伤解释复杂化。
由于体电阻率受到许多实验变量的影响,因此通常说地层因子是用于耐久性评估的更好参数,在这项研究中,虽然存在一些散射,但地层因子和体电阻率是可以互换的,这是因为体积电阻率的范围远大于孔溶液电阻率的范围大多数值落在较窄的范围内。
虽然许多人认为地层因子是一个更基本的参数,但根据遵循的程序和饱和程序,其测量可能很复杂,因而对于没有异常外加剂或SCM的混合物,体积电阻率可能是形成因子的充分代表。
结果表明,在任何给定的暴露持续时间下,增加SCM更换和空气含量可显着降低损伤,这一观察结果与文献一致,由于加气引起的耐久性增加可能与由于空隙的吸附行为改变(较慢)而导致饱和度的降低有关,气孔提供“空间”,降低与形成氯氧钙和其他相相关的膨胀/结晶压力。
SCM引起的耐久性增加是因为它们减少了通过稀释,火山灰和潜水力反应形成的氧氯化钙的量,由于火山灰反应对微观结构的不断细化,晚年SCM也可能减少盐溶液的进入,同时由于傅氏盐的形成,与SCM混合物中的氯化物结合增加,也可以减少可用于形成氯氧钙的氯化物量。
在所有情况下,SCM更换水平的增加导致进一步的损伤减少,在所有标本中,具有低/无SCM和加气的混合物显示出最早的损伤迹象(通常在暴露的前50天内)和最快速的损伤进展,
在第 1 组中,OPC-1.9、OPC-6.2、FA20-1.6 和 SL20-1.1 在 39、122、122 和 100 次循环后失败,三种SCM替代水平最高的混合物(FA35-4.3、FA35-8.1和SL35-9.0)在暴露持续时间结束时没有显示出任何损坏迹象,不同盐引起的损伤表现出相同的趋势。
而在第 2 组中,OPC-1.9、FA20-1.6 和 SL20-1.1 分别在 336 天、600 天和 600 天后失败,SCM含量最高的五种混合物在暴露期间没有显示出任何损坏,在第 3 组中,OPC-1.9、OPC-6.2、FA20-1.6 和 SL20-1.1 分别在 336 天、600 天、600 天和 600 天后失败,六种混合物在暴露期间没有显示出任何损坏。
当标本暴露于盐溶液时,质量逐渐增加,尽管存在散射,但质量变化行为大致是线性的,在以前的工作中,在具有高SCM和高空气含量的混合物中,明显的非线性/双线性质量变化行为很明显。
当与时间的平方根作图时,水泥基材料中的吸附已知遵循双线性行为,初始和最终吸附行为分别由基质饱和度和空隙饱和度控制,线性行为和低质量变化值可能意味着高SCM /高空气混合物中的空隙是不饱和的,这是由于更精细的微观结构和更少的侵略性暴露条件。
在这种情况下,溶液吸附似乎占主导地位,因为在所有情况下,随着空气含量和SCM更换水平的增加,质量变化率(曲线斜率)降低,通常,耐久性差的混合物表现出较高的质量变化值(5%或更大),而耐久性高的混合物表现出较低的质量变化值(2%或更低)。
实际上,随着SCM和空气含量的增加,与故障相对应的质量变化值也随之增加,对于SCM,这是因为由于氢氧化钙的含量较低,在较高的替代品中具有较低的化学损伤潜力,对于空气,原因是需要在较高空气含量的混合物中吸收较大量的溶液,以达到与较低空气含量混合物相当的饱和度。
由于有足够多的试样没有失效,因此尚不清楚失效时的质量变化究竟如何取决于SCM和空气含量,如果可以确定这种关系,那么根据质量变化率,可以通过曲线拟合确定失效次数/使用寿命。探花视频
然而结果表明,最终测量值显示为“X”,这一点并不可靠,因为在失效周围可能发生明显的剥落(反映为质量急剧下降),这会干扰质量变化测量,在此最终点之前的质量变化点用于拟合和发展关系。
先前的工作表明,幂律符合体电阻率演变,在这种情况下,体电阻率行为似乎遵循幂律或双线性行为,测量中的散射水平使得拟合有些挑战,无论如何,大多数混合物都显示出体电阻率变化率变化的点,此时的体积电阻率类似于缺口点,随着SCM更换和空气含量的增加而增加。
在任何给定的循环中,混凝土的体积电阻率随着空气含量和SCM更换而增加,这种趋势一直持续到实验失败或结束,根据电阻率与视觉损伤的比较,有人认为4 Ω m的体积电阻率阈值对应于失效。
经过150次循环/600次循环后,将所有剩余的混合物从溶液中取出,并对气缸加盖并测试抗压强度,结果显示强度随着伤害的降低而增加,表明损害分类大致有效。
尽管分类之间存在明显的分散和一些重叠,第14组、第2组和第17组混合物的强度分别为1.15 MPa、3.1 MPa和2.3 MPa,这表明第1组暴露条件最恶劣,第2组条件最不恶劣,暴露后最强的混合物是含有35%炉渣或粉煤灰的混合物,在很大程度上与暴露类型无关。
由于本研究中的暴露条件不那么苛刻,并且由于固化时间较长,混合物更耐用,因此产生了一定数量的试样失败,有人认为,预测达到故障分类的时间是不可靠的,于是我们评估了体积电阻率乘以空气含量是否可以预测第1组混合物达到中等损害分类所需的天数。
当使用第2组或第3组混合物时,或者当使用“轻微”而不是“中等”的损害分类时,总体趋势没有变化,体电阻率乘以空气含量与达到中度损坏所需的时间之间的中等相关性,证实了这可能是基于性能的损坏规范。
查看这些结果的另一种方法是考虑测试结束时的损伤状态与体电阻率和空气含量的乘积之间的关系,虽然这些是没有损坏的混合物(体积电阻率和空气含量乘积的平均值为2005)和显示失效的混合物(平均值为178)之间的明显区别,但轻微,中度和严重损坏的值存在一些重叠探花在线观看。
由于某些混合物的体积电阻率确实会随着空气含量的增加而增加,在这些参数中,BR空气含量0.5在区分具有不同损坏程度的混合物方面效果最好,而使用体积电阻率和空气含量似乎合理但不完全有效地区分显示轻微,中度和严重损坏的混合物,通过考虑空隙系统的质量或考虑不同程度的饱和度,可以进一步提高预测精度。
SCM 有两种损害缓解机制,首先是通过降低溶液进入速率,当考虑质量变化曲线中的较低斜率时,这一点很明显,这几乎发生在使用 SCM 的所有情况下,SCM降低吸附速率的原因与水泥基体的微观结构致密化有关,这从其增加的体积电阻率值中可以明显看出,特别是随着固化时间的增加。
—这是火山灰反应的预期结果,第二种缓解机制是通过降低氢氧化钙和氯氧钙含量的驱动下减少潜在的损害,某些混合物的出色性能,如第1组FA35-0.9,在测试结束时仅显示轻微的损坏水平,为这一假设提供了证据。
- 加气和SCM的使用减少了在任何暴露条件下的任何给定时间的损坏,随着SCM更换的增加,损坏也随之减少。
- 体电阻率、质量变化和目视评估似乎是损伤随时间推移进展的明确指标,质量变化曲线的斜率和可容忍的质量变化水平取决于SCM更换和空气含量,具有较高体积电阻率值的混合物通常表现出较高的抗损坏性。
- 测试结束时测得的抗压强度与目视观察和溶液吸收基本一致,可用于对混合物性能进行分类,体电阻率乘以空气含量可以很好地用于此目的,然而,初始强度与混合物性能无关,不应指定耐久性。
- 基于多个标准,我们建议在高盐浓度和低温暴露条件下,耐用混合物具有20%或更多的粉煤灰和5%或更多的空气;35%以上的炉渣和5%以上的空气。
- SCMs降低了由于微观结构致密化而导致的溶液进入速率,并降低了由于氢氧化钙和氯氧钙含量降低而导致的潜在损伤,空气通过降低任何给定时间的饱和度来减轻损害,因为与更大的空隙含量相关的吸附速度较慢。
Isgor OB, Weiss J《混凝土路面和接缝的除冰盐和耐久性》
Perron L, Glasser FP《富氯化物环境对水泥浆矿物学的影响》
Ghazy A, Bassuoni MT《混凝土对氯化物盐不同暴露的抵抗力》
Qiao C, Suraneni P《暴露于CaCl 2的水泥浆和砂浆的损害和低温循环》
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