BM- NS抗硫酸鹽防腐劑在某輸水隧洞工程中的應(yīng)用試驗(yàn)

苑淑穎

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

1 試驗(yàn)前提

某輸水隧洞工程全長(zhǎng)約42km，區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜，全洞設(shè)計(jì)均要求用鋼筋混凝土進(jìn)行二次襯砌，根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的輸水隧洞地下水質(zhì)檢測(cè)分析報(bào)告，部分樁號(hào)段地下水較豐富，且硫酸鹽含量較高，一般大于500mg/L，對(duì)混凝土具有較強(qiáng)的硫酸鹽型腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)混凝土噴護(hù)段地下水滲溢部位出現(xiàn)的白色或微黃色沉積物現(xiàn)象，建議采取必要的防腐措施。

2 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

2.1 潛在膨脹性試驗(yàn)

按照GB/T 749- 2008《水泥抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)方法》的“潛在膨脹性能試驗(yàn)方法(P法)”對(duì)摻與不摻粉煤灰的同一品種水泥(博蘭P·O 42.5水泥)進(jìn)行抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)。

砂漿中膠凝材料與砂子的比例為1∶2.75，水膠比為0.485，石膏為化學(xué)純二水石膏，砂子為粒度范圍在0.5～1.0mm的中國(guó)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂，水為飲用水。砂漿按比例成型后，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)23h左右拆模，然后在溫度為20±1℃水中養(yǎng)護(hù)半小時(shí)后測(cè)初長(zhǎng)，再將試體浸入20±1℃水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。檢測(cè)不同齡期的砂漿膨脹率。膠凝材料的14d膨脹率檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 膠凝材料的潛在膨脹性能試驗(yàn)結(jié)果

注：GB 748- 2005《抗硫酸鹽硅酸鹽水泥》規(guī)定：中抗硫酸鹽水泥砂漿14d膨脹率不應(yīng)大于0.060%；高抗硫酸鹽水泥砂漿14d膨脹率不應(yīng)大于0.040%。

由表1數(shù)據(jù)可以看出:

(1)博蘭P·O 42.5水泥砂漿14d膨脹率為0.036%，說(shuō)明博蘭P·O 42.5水泥的抗硫酸鹽性能達(dá)到高抗硫酸鹽水泥砂漿14d膨脹率不應(yīng)大于0.040%的要求。

(2)博蘭P·O 42.5水泥分別摻入20%粉煤灰、3%防腐劑后制成的砂漿14d膨脹率分別為0.036%、0.032%，同時(shí)摻入20%粉煤灰和3%防腐劑后制成的砂漿14d膨脹率為0.035%，同樣達(dá)到高抗硫酸鹽水泥14d膨脹率的要求。說(shuō)明粉煤灰、防腐劑替代部分水泥作為膠凝材料完全具有抵抗硫酸根離子侵蝕的能力。

2.2 浸泡抗蝕性能試驗(yàn)

按照GB/T 749- 2008的“浸泡抗蝕性能方法(K法)”對(duì)摻與不摻粉煤灰的同一品種水泥(博蘭P·O 42.5水泥)進(jìn)行抗硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)。

方法原理：將水泥膠砂試體分別浸泡在規(guī)定濃度的硫酸鹽侵蝕溶液(3%的Na2SO4溶液)和水中養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期，以抗折強(qiáng)度之比確定抗硫酸鹽侵蝕系數(shù)。

砂漿的膠砂比為1∶2.5，水膠比為0.5，試件成型后放入20±1℃養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)24h，脫模后的試塊放入50±1℃水中養(yǎng)護(hù)7d，取出，分成2組，每組九條。一組放入20±1℃水中養(yǎng)護(hù)，一組放入20±1℃的Na2SO4溶液中浸泡。浸泡過(guò)程中每天用1N的H2SO4滴定，以中和試體在溶液中放出的Ca(OH)2，邊滴定邊攪拌使溶液的pH值保持在7.0左右。兩組試體養(yǎng)護(hù)28d后取出進(jìn)行抗折強(qiáng)度檢測(cè)，并計(jì)算試體在侵蝕溶液中浸泡和在20℃水養(yǎng)護(hù)的抗折強(qiáng)度之比，得到抗蝕系數(shù)來(lái)衡量膠凝材料的抗腐蝕能力的高低。砂漿配合比和28d抗蝕系數(shù)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 膠凝材料的抗蝕系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可以看出:

(1)博蘭P·O 42.5水泥制成的砂漿抗蝕系數(shù)為1.05，博蘭P·O 42.5水泥分別摻入20%粉煤灰、3%防腐劑后制成的砂漿抗蝕系數(shù)達(dá)到1.12～1.23，同時(shí)摻入20%粉煤灰和3%防腐劑后制成的砂漿抗蝕系數(shù)達(dá)到1.16，說(shuō)明摻入粉煤灰或防腐劑可以進(jìn)一步提高普通水泥抗硫酸根離子侵蝕的能力。

(2)博蘭P·O 42.5水泥單摻3%防腐劑后制成的砂漿無(wú)論是在水中還是在侵蝕溶液中養(yǎng)護(hù)28d的抗折強(qiáng)度均比單摻粉煤灰或同時(shí)摻粉煤灰和防腐劑的砂漿的低20%以上。說(shuō)明普通水泥復(fù)合摻用防腐劑與粉煤灰提高抗硫酸根離子侵蝕能力較強(qiáng)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)論

普通硅酸鹽42.5水泥摻入一定的粉煤灰配制的混凝土的抗硫酸鹽等級(jí)滿足相關(guān)要求，但比相同條件下?lián)椒栏瘎┑幕炷量箟耗臀g系數(shù)略有降低，在高抗硫需要下建議選用外摻防腐劑。

3 經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

本工程初步計(jì)算有抗硫酸鹽需要的混凝土方量為106000m3，經(jīng)配合比計(jì)算，需水泥用量3.71萬(wàn)t，水泥、防腐劑單價(jià)為市場(chǎng)單價(jià)。通過(guò)總價(jià)和混凝土單方單價(jià)對(duì)抗硫酸鹽水泥與抗硫酸鹽外加劑進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 抗硫酸鹽水泥與抗硫酸鹽外加劑經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析表

摻入3%抗硫酸鹽外加劑可等量替代水泥0.1113萬(wàn)t×285元/t=31.7205萬(wàn)元。經(jīng)計(jì)算使用BM- NS防腐劑替代抗硫酸鹽水泥可節(jié)約金額合計(jì)為2077.6-2003.4+31.7205=106萬(wàn)元。106萬(wàn)元÷10.6萬(wàn)m3=10元/m3，即使用BM- NS防腐劑替代抗硫酸鹽水泥單方混凝土可節(jié)約10元。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上試驗(yàn)及經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析結(jié)果可知，使用BM- NS防腐劑既能滿足相關(guān)規(guī)范及技術(shù)要求，又能在達(dá)到相同目的的情況下節(jié)省工程投資，本輸水隧洞工程最終確定在混凝土高抗硫技術(shù)要求下使用BM- NS抗硫酸鹽防腐劑。

有高抗硫混凝土需求的其它工程可參考本試驗(yàn)結(jié)論，但本試驗(yàn)只采用了當(dāng)?shù)爻Ｓ貌牧犀敿{斯I級(jí)灰進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，其它工程如有更適用或更新型材料可多做對(duì)比，以得到更準(zhǔn)確適用的結(jié)果。

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