自燃煤矸石輕骨料混凝土耐久性能

 

       一般來(lái)講自燃煤矸石作為混凝土輕骨料，它本身的耐久性能和有害物質(zhì)含量符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求量，則自燃煤矸石本身對(duì)配制成的混凝土耐久性也不倒產(chǎn)生不得影響。由于自燃煤矸石輕骨料是配制成混凝土而應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中，因此測(cè)定自燃煤矸石輕骨料混凝土的耐久性能也十分必要，以下就自燃煤矸石輕骨料混凝土有關(guān)耐久性方面的抗?jié)B、抗凍、抗碳化及對(duì)鋼筋的保護(hù)作用等加以說(shuō)明。

 

       1、抗?jié)B性能

 

       遼寧省建研院對(duì)不同顏色的自燃煤矸石混凝土進(jìn)行了抗?jié)B性能試驗(yàn)^[1]，結(jié)果如表1

 

表1  不同顏色自燃煤矸石輕骨料混凝土抗?jié)B性

 

       表1表明，在抗壓強(qiáng)度相對(duì)不高的正常配合比下，自燃煤矸石輕骨料混凝土抗?jié)B性最差的白色矸石輕骨料混凝土的抗?jié)B指標(biāo)也達(dá)到P10，而工程中應(yīng)用的混合矸石混凝土的抗?jié)B指標(biāo)已達(dá)P14，可見(jiàn)自燃煤矸石輕骨料混凝土是完全可以滿足耐久性的抗?jié)B性要求。

       2、抗凍性

       遼寧省建研建院對(duì)不同強(qiáng)度的自燃煤矸石混凝土進(jìn)行抗凍試驗(yàn)，結(jié)果如表2。

表2  不同強(qiáng)度自燃煤矸石輕骨料混凝土抗凍試驗(yàn)

       表2表明，自燃煤矸石輕骨料混凝土的抗凍性與普通混凝土相比并不遜色，自燃煤矸石輕骨料混凝土是完全可以滿足耐久性的抗凍性要求。

       3、抗碳化性能

       混凝土的抗碳化性能是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要指標(biāo)之一，影響混凝土碳化因素很多。根據(jù)多系數(shù)的碳化方程D=η₁﹒η₂﹒η₃﹒η₄﹒η₅﹒η₆﹒α 。采用基準(zhǔn)混凝土配合比，變化一個(gè)因素，其它因素固定不變的方法，通快快速試驗(yàn)，以求得相應(yīng)的影響因素系數(shù)。自然煤矸石輕骨料混凝土與其他輕骨料混凝土、普通混凝土碳化影響系數(shù)對(duì)比如表3。

 

表3  自燃煤矸石輕骨料混凝土與輕骨料混凝土、普通混凝土碳化影響系數(shù)對(duì)比

 

 

       基準(zhǔn)配合比下的自燃煤矸石輕骨料混凝土、其他輕骨料混凝土和普通混凝土標(biāo)準(zhǔn)28d的快速碳化試驗(yàn)平均碳化分別為16.15mm、22.12mm、11.28mm?；鶞?zhǔn)配合比下的自燃煤矸石輕骨料混凝土28d快速碳化深度比普通混凝土大30%碳化速度系數(shù)a大43.6%，比其他輕骨料碳化深度小27%碳化速度系數(shù)a小25%。這說(shuō)明以基準(zhǔn)配合比為前題，自燃煤矸石混凝土抗碳化能力比其他輕骨料混凝土強(qiáng)而低于普通混凝土。表3表明，自燃煤矸石輕骨料混凝土各碳化影響系數(shù)一般均小于或接近于普通混凝土碳化影響系數(shù)，而與其他輕骨料相比其影響系數(shù)有高有你，但考慮到《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51-2002有關(guān)對(duì)最小水泥用量、水灰比限制條件以及適當(dāng)限制摻合料粉煤灰的取代量，以及有關(guān)結(jié)構(gòu)用砂輕混凝土的抗碳化耐久性4.2.9條要求。在該限制條件內(nèi)，總體而言，考慮各種影響混凝土碳化因素，自燃煤矸石混凝土與其他品種的輕骨料混凝土抗碳化能力是相當(dāng)?shù)摹?BR>

       4、對(duì)鋼筋的保護(hù)作用

       國(guó)內(nèi)外的研究一般認(rèn)為，在無(wú)化學(xué)侵蝕的常溫條件下，混凝土保護(hù)層被完全碳化通常是鋼筋銹蝕的前提。通過(guò)以上對(duì)自燃煤矸石輕骨料混凝土抗碳化性能論述，只要按不同使用環(huán)境類(lèi)別、不同的構(gòu)件類(lèi)別，對(duì)輕骨料混凝土最低強(qiáng)度等級(jí)、最小水泥用量、最大水灰比及摻合料粉煤灰最大用量加以適當(dāng)限制，并保證結(jié)構(gòu)用砂輕混凝土碳化深度值滿足《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》JGJ51^[4]的要求，同時(shí)根據(jù)機(jī)件性質(zhì)、環(huán)境類(lèi)別、混凝土強(qiáng)度等級(jí)不同對(duì)鋼筋保護(hù)層最小厚度加以限制，其自燃煤矸石混凝土與其他輕骨料混凝土一樣，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用是可以滿足使用要求的。

       5、自燃煤矸石混凝土長(zhǎng)齡期強(qiáng)度試驗(yàn)及長(zhǎng)期自然環(huán)境下碳化鋼銹試驗(yàn)

       為測(cè)定自燃煤矸石混凝土長(zhǎng)期強(qiáng)度隨時(shí)間增長(zhǎng)規(guī)律，遼寧省建研院測(cè)定了自燃煤矸石混凝土強(qiáng)度隨時(shí)間增長(zhǎng)的發(fā)展情況，如表4。

表4  自燃煤矸石輕骨料混凝土長(zhǎng)期強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

       表4表明，隨時(shí)間的增長(zhǎng)，強(qiáng)度隨著提高。較低強(qiáng)度混凝土一年齡期的強(qiáng)度能增長(zhǎng)一倍，較高強(qiáng)度混凝土四年齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)約50%。由該指標(biāo)可以看出，自燃煤矸石英長(zhǎng)期強(qiáng)度增長(zhǎng)的特性對(duì)其耐久性是有益的。

 

表5 自燃煤矸石輕骨料混凝土長(zhǎng)期自然環(huán)境條件下碳化測(cè)試

 

 

       注：極少部分干密度及強(qiáng)度低的試塊已風(fēng)化破損、無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)。

       為測(cè)定自燃煤矸石混凝土在寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)露天環(huán)境（環(huán)境類(lèi)別二b類(lèi)）條件的碳化及鋼銹，遼寧省建研院在本院院內(nèi)室久自然環(huán)境條件下存放一批試塊，擱置時(shí)間20年。以這批試塊其中的一部分按抗壓強(qiáng)度分類(lèi)，測(cè)試其碳化深度及干容重，并觀察了埋入其內(nèi)的鋼筋銹蝕情況。測(cè)定自燃煤矸石混凝土碳化情況如表5。

       埋入試塊中的鋼筋對(duì)于碳化深度小于25mm無(wú)任何銹蝕，大于25mm小于50mm有銹蝕現(xiàn)象，大于50mm的鋼筋銹蝕嚴(yán)重已使試塊破裂。

       從表5和觀察表明，只要自燃煤矸石混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度滿足一定要求（現(xiàn)有強(qiáng)度LC25級(jí)以上），其長(zhǎng)期自然環(huán)境下抗碳化耐久性雖與普通混凝土相對(duì)略差，但只要按有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì)是可以滿足耐久性要求的。