0 引言

混凝土廣泛應用于建筑領域，在自然環(huán)境中鹽類侵蝕等的影響下，混凝土內(nèi)部結構收到損失，使用壽命嚴重縮短。因此，針對混凝土抗鹽蝕性能的優(yōu)化成為相關領域的研究熱點。吳多明等使用玻璃粉和硅粉對混凝土進行改性，并在復合鹽溶液腐蝕環(huán)境下研究其性能，結果表明，當玻璃粉、硅粉抄量分別為10%、6%時,可改善混凝土氣孔結構,提高材料性能。操鏡等制備了C35玄武巖纖維混凝土,對其進行腐蝕劣化試驗,結果表明，玄武巖纖維的.佳摻量為03%，此時,沉凝土試件具備較好的耐慢蝕性能。通過抄加抗凍防腐劑的方式，采用凍融、鹽漫循環(huán)試驗研究混凝土的腐蝕機理,結果表明，當溫凝土強度較低時，其耐久性也較差，但抗凍防腐劑的加入可以使得混凝土內(nèi)部結構的密實性提高284-53%,從而使得抗壓強度損失率減小22%-54%。以上研究為混凝土抗鹽蝕性能的優(yōu)化提供了不同的思路。基于此,本試驗以1.0%鋼纖維和不同抄量的聚乙烯醇(PVA)纖維改性混凝土,并在NaCI、Na₂SO₄、Mg₂SO₄，復合鹽蝕溶液環(huán)境下，采用鹽蝕-干濕循環(huán)法研究混凝土的抗鹽蝕性能。

1試驗

1.1原材料與儀器設備

水泥：P·O42.5水泥；粉煤灰：〣級；細骨料;河砂,粒徑1-2 mm；粗骨料：5-20 mm卵石與20-40 mm卵石按1:1質量比配合使用；聚乙烯醉(PVA)纖維:長度12 mm;鋼纖維:長度37mm,直徑600μm,端鉤型: 聚羧酸高性能減水劑；減水率27%，固含量40%；無水硫酸鈉： AR,山東海韻化工：無水硫酸鎂:AR,上海妍泰化工:無水氯化鈉AR,濟南鑫君達化工。

JZC400型混凝土攪拌機:鄭州馳邦機械設備:DYE-2000型電液數(shù)顯壓力試驗機:滄州奧科儀器設備:GC-27 型電子秤:蘇州仲恒衡器;TW-LL型動彈模量測定儀:盛世路通試驗儀器:XRD-Tera型街射儀:蘇州津工儀器:LE型掃描電鏡: 中山安源儀器。

1.2試驗方法

1.2.1混凝土配合比設計方案

制備C50高強度混凝土,參考相關文獻,確定本研究中鋼纖維體積摻量為L.0%，混凝土基準配合比(kg/m3)為：m(水泥)=m(粉煤灰)：m(細骨料):m (粗骨料):m(水):m(減水劑)=300:75:740.5:1148.8:121.5:3.3，PVA纖維體積摻量分別為0、0.1% 、0.2%、0.3%,混凝土編號分別為A0、A1、A2、A3。

1.2.2高強度混凝土的制備

(1)根據(jù)配合比設計方案稱取原料,先將少量的水、水泥、河砂加入攬拌機，攪拌1 min;然后再加入部分水、水泥、河砂以及卵石,添加適星的粉煤灰,攪拌2 min,并在攪拌過程中逐漸加入鋼纖維。

(2)在視拌機中加入剩下的河砂.水泥和適量的水,攪拌2min,并在攪拌過程中緩慢加入PVA纖維,繼續(xù)攪拌1 min。

(3)依次在攪拌機中加入水和減水劑，攪拌1 min混合均勻,獲得混凝土漿體。

(4)將混凝土漿體分別倒入150 mmxl50 mmx150 mm立方體模具和100 mmx100 mmx300mm枝柱體模具中，在振動臺上振動30s,報實排出混凝土漿體內(nèi)部的氣泡,然后用抹灰刀抹平混凝土表面，并用塑料薄膜密封。

(5)試件標準養(yǎng)護1d后脫模，再在恒溫室內(nèi)(25℃)養(yǎng)護20d。

1.2.3鹽蝕溶液配合比

本研究中鹽蝕溶液配合比g為:m(Nacl)：m(Na₂S0₄)：m(MgS0₄)：m(水)=7.10：6.05：6.70：1000，制備鹽蝕溶液濃度為1.985%,用于模擬自然鹽蝕環(huán)境問。

1.2.4鹽蝕-干濕循環(huán)試驗

(1)采用干濕循環(huán)法，先用電子天平稱取棱柱體試件初始質量，然后將試件放入收納箱中,再往收納箱中緩慢倒入配好的鹽蝕溶液。

(2)將試件在溶液中浸泡7d,之后取出在室外環(huán)境下晾曬8d,每15d為1個循環(huán)周期,30d更換1次鹽蝕溶液。

(3)干濕循環(huán)試驗時間為150d,期間每15d用電子天平對試件進行稱重并記錄。

1.3測試方法

試驗參考GB/T 50081- -2019 《混凝土物理力學性能試驗方法標準》進行?？箟簭姸龋和ㄟ^電液數(shù)顯壓力試驗機對立方體試件進行測試，分析材料在鹽蝕試驗中的抗壓強度變化情況;相對質量:通過電子天平記錄侵蝕試驗中不同時間剩余試件的質量，分析侵蝕后剩余試件質量占完整試件質量的相對質量變化；動彈性模量：通過動彈模量測定儀對試件進行測試，分析材料的相對動彈性模量；SEM分析：通過掃描電鏡(SEMD)對侵蝕試驗后的混凝土試件及其對比試件進行測試，分析其微觀形貌和結構。.

2結果與分析

2.1鹽蝕對混凝土試件抗壓強度的影響(見圖1)

圖1 鹽蝕對混凝土試件抗壓強度的影響

由圖1可知，隨著鹽蝕時間的延長，各組試件的抗壓強度均呈先提高后降低的趨勢。其中，未摻PVA纖維的基準組試件.先達到拐點,然后強度大幅度降低。未進行鹽蝕時，PVA纖維體積摻量為0.2%和0.3%的A2、A3試件初始強度分別為50.6、47.5MPa,較基準組試件AO分別提高了11.9% 、5.1%;而PVA纖維體積摻量為0.1%的Al試件初始強度為43.1MPa,反而低于基準組試件。當鹽蝕時間為90d時,A1-A3試件的抗壓強度均達到峰值，其中,A2試件的峰值抗壓強度.高,為58.2MPa;當鹽蝕150d時，摻PVA纖維的各組試件抗壓強度高于基準組試件，其中，A2試件的抗壓強度.高，為52.7MPa,較基準組試件提高了258%.這是因為，PVA纖維和鋼纖維的摻入可以提高混凝土內(nèi)部的密實度和粘結力,而且PVA纖維具備高彈、高模的特點，當其摻量達到一定程度時，能起到分擔應力、消耗能量的作用，從而提高材料的抗壓強度，但當PVA纖維摻量過高時,混凝土內(nèi)部的各纖維混亂分布，會打結在一起，從而使泥凝上內(nèi)部孔隱、裂故增加，降低材料的密實度，從而降低材料的抗壓強度司。本試驗中,當PVA纖維體積摻量為0.2%時,制備的混凝土試件具備較高的抗壓強度，同時可以減緩硫酸鹽復合溶液對溉凝土的侵蝕,材料表現(xiàn)出良好的抗鹽蝕性能。

2.2鹽蝕對混凝土試件相對質量的影響(見圖2)

圖2  鹽蝕對混凝土試件相對質量的影響

由圖2可知,隨著鹽蝕時間的延長，各組試件的相對質量呈先減小后波動增大的趨勢。在鹽蝕試驗前期，摻PVA纖維的各組試件相對質量均迅速減??；在整個鹽蝕試驗過程中,除了0.2%PVA纖維摻量的A2試件外，其余試件相對質量變化均有不同程度的波動，其中,PVA纖維體職摻量為0.3%的A3試件,在90d時的相對質量.小。面且整個鹽蝕過程相對質量.不穩(wěn)定，變化波動.大。PVA纖維體積摻量為0.2%的A2試件，在整個鹽蝕過程相對質量變化波動.小,相對質量先減小后穩(wěn)定增加，并在IS0d鹽蝕試驗結束時相對質量.大。這是因為，在鹽蝕試驗前期，混凝土試件內(nèi)部和表面都存在較多的水分，這些水分會隨著干循環(huán)流失,但浸泡過程中也有水分不斷進入混凝土內(nèi)部，混凝土表面附近會發(fā)生水化反應。當水化產(chǎn)物較多時，會附帶著混凝土表面漿料等不斷脫落，所以,試驗前期試件相對質量迅速減少。面隨著鹽蝕時間延長，鹽讓溶液中的鹽離子會不斷進入試件表面裂鏈或孔隙中，從溶液中析出結晶或發(fā)生化學反應生成鈣礬石、石膏等產(chǎn)物，這些產(chǎn)物的質量大于水化產(chǎn)物脫落的質量，從而使試件質量增加嚴月。綜合來看,PVA纖維體積摻量為0.2%的A2試件相對質量變化曲線.穩(wěn)定。表現(xiàn)出良好的抗鹽蝕性能。

2.3鹽蝕對混凝土試件相對動彈性模量的影響(見圖3)

圖3  鹽蝕對混凝土試件相對動彈性模量的影響

由圖3可知，隨著鹽蝕時間的延長。各組試件的相對動彈性模量先大幅度增大，然后呈現(xiàn)不同程度的波動?？梢杂^察到，在第1次干濕循環(huán)之后，各組試件的相對動彈性模量開始迅速增大，并且摻PVA纖維的混凝土試件相對動彈性模量高于基準組試件；然后，隨著千濕循環(huán)次數(shù)的增加，各組試件的相對動彈性模量呈現(xiàn)出不同幅度的波動，其中，波動幅度較穩(wěn)定的是A0和Al試件,波動幅度較大的是A2和A3試件,但A2試件在75d后波動開始趨于穩(wěn)定；150 d鹽蝕試驗結束時，摻PVA纖維的混凝土試件相對動彈性模量均明顯高于基準組試件。綜合分析可知，在試驗初期。干濕循環(huán)加速了混凝土水化反應，而鹽蝕溶液中的鹽離子附著在混凝土表面以及裂縫中，在一定程度上使材料的密實度增加，所以各組試件的相對彈性模量增大。隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，鹽離子通過裂維不斷進入混凝土內(nèi)部，與混凝土材料發(fā)生反應，生成的化學物質不斷增加，同時結晶也越來越多，增加了混凝土的密實度，從而增大材料的相對動彈性模量。但是，在鹽蝕后期，混凝土內(nèi)部結構因鹽蝕會發(fā)生一定程度損壞， 導致材料的相對動彈性模.又略微減小。同時，當PVA纖維摻量過高時，這些物理或化學反應的產(chǎn)物在一定程度會破壞混凝士的內(nèi)部結構，反而降低了材料的密實度，導致試件相對動彈性模量不斷波動。本試驗中,PVA纖維體積摻量為0.1%的混凝土試件相對動彈性模量波動.穩(wěn)定,動彈性模量較高。

2.4微觀形貌分析

圖4為PVA纖維體積摻量為0.2%的A2試件在室外環(huán)境下晾曬150d及在鹽蝕-干濕循環(huán)試驗150d后的SEM照片。

圖4  A2組混凝土試件的SEM照片

由圖4（a）可知.，在經(jīng)過150d的室外晾曬后，混凝土沒有明顯的腐蝕痕跡和裂紋出現(xiàn)，混凝土內(nèi)部已經(jīng)有針刺狀產(chǎn)物生成。這些針制狀產(chǎn)物主要是鈣礬石。分析可知，在晾曬過程中,混凝土自身會休積膨脹，主要是因為水化產(chǎn)物的影脹,這些不斷產(chǎn)生的水化產(chǎn)物附著在混凝土表面和裂縫處，而在混凝土基體表面附近，鈣機石等產(chǎn)物會像針則一樣穿破表面的水化產(chǎn)物，從而破壞混凝土基體結構。同時，大量的水化產(chǎn)物結合在一起，會和沉凝土表面的菜料-起不斷脫落，從而降低混凝土的質量，影響其性能。

由圖4（b）可知，在經(jīng)過鹽蝕-干濕循環(huán)試驗150d后，混凝土內(nèi)部依然存在針刺狀的鈣礬石產(chǎn)物，混凝土的監(jiān)體結構被破壞，出現(xiàn)裂放和孔原，這些針刺狀的產(chǎn)物會大量聚集結合在一起,形成塊狀覆蓋裂紋和孔隱。除此之外，在裂紋和孔隙附近，鹽蝕溶液中的陽離子已經(jīng)在混凝土內(nèi)部發(fā)生化學反應生成新的物質，井出現(xiàn)鹽結晶，這些產(chǎn)物會在一定程度上填補混凝土因鹽蝕環(huán)境出現(xiàn)的裂縫，增加混凝土材料的密實度，并且,混凝土中含有鋼纖維以及PVA纖維，這些纖維可以增加混凝土內(nèi)部的粘接性，當發(fā)生外都壓力作用時這些纖維可以分散應力，面內(nèi)部形張產(chǎn)物產(chǎn)生的拉應力也可以通過這些纖維傳導消耗，從面達到減少裂紋的目的，進而提高材料強度以及動彈性模量。

3.結論

（1）隨著鹽蝕時間的延長，各組試件的抗壓強度均呈先提高后降低的趨勢。未鹽蝕時，PVA纖維體積摻量為0.2%和0.3%的A2.A3試件初始強度分別為50.6、47.5 MPa，較基準組試件AO分別提高了1.9%、5.1%；而PVA纖維體積抄量為0.1%的A1試件初始強度低于基準組試件。鹽蝕150d時,摻PVA纖維的各組試件抗壓強度均高于基準組，其中,A2試件的抗壓強度.高，為52.7MPa,較基準組提高了25.8%。

②)隨著鹽蝕時間的延長,各組試件的相對質量呈先減小后波動堆大的趨勢。在鹽過試驗前期,摻PVA纖維的各組試件相對質量均迅速減小。PVA纖維體積摻量為0.2%的A2試件在整個鹽蝕過程相對質量變化波動.小，相對質量先減小后穩(wěn)定增加，并在150d鹽蝕試驗結束時相對質量.大。

(3)隨著鹽蝕時間的延長，各組試件的相對動彈性模量先大概度增大,然后呈現(xiàn)不同程度的波動。PVA 纖雄體積抄量為0.1%的試件相對動彈性模量波動較穩(wěn)定。

（4）本研究中，PVA纖維的.佳體積摻量為0.2%，可以提高混凝土的抗壓強度、減少質量損失、增加相對動彈性模量，具有較好的抗鹽蝕性能。