砂加气钢筋混凝土耐久性及其增韧研究

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砂加气混凝土(SAAC)因其具有轻质、抗震、保温及施工简便等优点,被广泛应用于工业和民用建筑物的内外墙建造。但是由于碳化和腐蚀性介质的侵蚀,砂加气混凝土在服役过程中常常会出现强度下降,有机钢筋涂层破损和经时老化等耐久性损伤。同时砂加气混凝土脆性大、韧性低,在搬运和施工过程中容易出现“缺棱掉角”等破损现象。因此,本文对砂加气混凝土碳化与可溶性盐侵蚀、水性硅酸盐砂加气混凝土钢筋防腐涂料和砂加气混凝土增韧等进行了研究,主要的研究工作和结论如下:(1)对B04、B05及B06级砂加气混凝土进行了加速碳化试验和自然碳化试验。研究了碳化对砂加气混凝土孔隙率、抗压强度、物相组成和微观形貌的影响。结果表明,砂加气混凝土的主要碳化物质为托勃莫来石,该物质在二氧化碳作用下发生分解,导致砂加气混凝土抗压强度随碳化时间的增长而逐渐降低。同时,在深入分析混凝土各种碳化模型的基础上,构建了基于碳化深度的砂加气混凝土碳化预测模型,试验结果验证表明,该模型对碳化深度的预测精度较高。(2)采用干湿循环试验,研究了可溶性盐侵蚀对砂加气混凝土质量变化率、抗压强度、相对动弹性模量、物相组成和微观形貌的影响。结果表明,常见的可溶性盐侵蚀对砂加气混凝土造成的损伤程度由高到低的顺序为:硫酸钠>碳酸钠>硫酸镁>硫酸铵>硝酸钠,主要原因是硫酸钠侵蚀下砂加气混凝土内部发生了严重的硫酸钠结晶;硫酸钠侵蚀对砂加气混凝土造成的损伤随硫酸钠溶液浓度的提高而加剧;150次循环后,10wt.%的硫酸钠侵蚀造成B05级砂加气混凝土抗压强度和相对动弹性模量分别下降了48.6%和55.0%。(3)以高模数硅酸钾、硅丙乳液和硅酸锌为主要原料制备了硅酸锌—硅酸钾型砂加气混凝土钢筋涂料。研究了硅酸钾模数和硅酸锌掺量对涂料运动粘度、工作性能、附着力、冲击强度、粘结性能和防腐性能的影响。结果表明,硅酸钾模数为5.5和硅酸锌掺量为50wt.%的涂料(Z-5.5-50)性能最优,Z-5.5-50涂层试件在3.5wt.%氯化钠溶液中浸泡7d后的极化电阻较未涂覆涂层的试件高出37830Ω·cm。钢筋表面的涂层以及涂层与砂加气混凝土反应生成的水合硅酸钙致密界面为钢筋提供了良好的防腐屏蔽作用,这是该类涂料具有良好防腐性能的主要原因。(4)以5.5模数的高模数硅酸钾、硅丙乳液、氧化锌和铝粉为主要原料制备了铝粉改性氧化锌—硅酸钾型砂加气混凝土钢筋涂料。研究了氧化锌掺量和铝粉替代率对涂料运动粘度、工作性能、附着力、冲击强度、粘结性能和防腐性能的影响。结果表明,氧化锌掺量为40wt.%和铝粉替代率为25%的涂料(Z-A1)性能较好,在3.5wt.%氯化钠溶液中浸泡7d的Z-A1涂层试件极化电阻较对照组高出39622Ω·cm。Z-A1涂层具有良好防腐性能的原因是钢筋表面的Z-A1涂层为钢筋提供了良好的防腐屏蔽作用和阴极保护作用。(5)通过掺入不同掺量的木纤维对砂加气混凝土进行增韧研究。在此基础上,通过添加不同掺量的橡胶粉改善木纤维砂加气混凝土的保温性能。研究了木纤维掺量和橡胶粉掺量对砂加气混凝土浆体扩展度、体积密度、孔结构、抗压强度、抗折强度、冲击韧性和保温性能的影响。结果表明,木纤维提高了混凝土力学性能,尤其是韧性得到大幅度提高,但是引起了导热系数的增大。通过复掺橡胶粉改善了砂加气混凝土的孔结构,提高砂加气混凝土保温性能。木纤维掺量为0.4wt.%和橡胶粉掺量为1.0wt.%的砂加气混凝土性能最优,其抗压强度、抗折强度和冲击韧性较对照准组分别提高了10.5%、47.5%和42.9%,而导热系数下降了2.0%。
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