1、本科毕业设计（20届）抗硫酸盐侵蚀混凝土配比方案的比较研究所在学院专业班级工程力学学生姓名学号指导教师职称完成日期年月I摘要摘要混凝土是以砂、石为主要骨料，以水泥为主要胶结原料形成的固体混合物。虽然混凝土是一种人造石材，但它通常具有和天然石材像类似的耐久性。因此在人们的传统观念里，总是认为混凝土的耐久性是完美的，从而在19世纪之前，对其耐久性没有进行仔细的研究。实际上，混凝土和钢筋混凝土的强度和刚度在使用过程中，都会受到环境中有害介质的侵蚀，例如存在于土壤、空气以及水中的有害介质。在海洋环境中，硫酸盐侵蚀是导致混凝土耐久性降低的主要原因。现在，我国提出了以交通、建筑等等方向的节能工程，人们已经
2、意识到提高基建工程的耐久性，就是最大的节能减排。故研究抗硫酸盐侵蚀的混凝土新配方是非常必要的和重要的。本文主要研究不同的混凝土配方抗硫酸盐侵蚀能力的大小。按照不同配方，制作出实验试样，然后采用干湿循环的实验方案来加速实验进程，采用这种方法，我们能够获得哪种配方的抗硫酸盐侵蚀侵蚀能力更强。采用超声波检测技术，测试实验试样首波波幅沿试样长度变化的衰减规律以及试样波速变化规律。根据实验结果，可以确定哪种配方抗硫酸侵蚀能力较强。关键字混凝土；实验研究；抗硫酸盐侵蚀；超声波检测；配合比设计。IIABSTRACTCONCRETECANBECONSIDEREDASACOMPOSITE,INWHICHSAND
3、ANDGRAVELAREUSEDASTHEMAINAGGREGATES,ANDCEMENTISADOPTEDASTHECEMENTATIONMATERIALALTHOUGHCONCRETEISNOTANATURALBUTANARTIFICIALSTONE,ITSDURABILITYISUSUALLYSIMILARTOTHATOFTHEFORMERTHEREFORE,INPEOPLESTRADITIONALVIEW,THEDURABILITYOFCONCRETEISALWAYSCONSIDEREDASPERFECTSOTHATTHEDURABILITYHASNOTBEENCAREFULLYSTU
4、DIEDBEFORETHE19THCENTURYINFACT,THESTRENGTHANDSTIFFNESSOFCONCRETEANDREINFORCEDCONCRETEWILLBEREDUCEDDUETOTHEEFFECTOFENVIRONMENT,SUCHASTHEEROSIONOFHARMFULMEDIUMEXISTINGINSOIL,AIRANDWATERINMARINEENVIRONMENT,THEDURABILITYOFCONCRETEWILLBESIGNIFICANTLYAFFECTEDBYSULFATEATTACKNOW,OURCOUNTRYPUTSFORWARDASERIES
5、OFENERGYCONSERVATIONPROJECTSINTRANSPORTATION,CONSTRUCTIONANDSOONITHASBEENREALIZEDTHATIMPROVINGTHEDURABILITYOFENGINEERINGCONSTRUCTIONSISTHEGREATESTENERGYSAVINGTHEREFORE,THESTUDYOFCONCRETEMIXDESIGNFORSULPHATERESISTANCEISIMPORTANTANDNECESSARYTHEPROPERTIESOFSULFATERESISTANCEFORDIFFERENTCONCRETEMIXDESIGN
6、ARESTUDIEDINTHISPAPERACCORDINGTOVARIOUSCONCRETEMIXDESIGN,SPECIMENSOFCONCRETEAREFORMEDEXPERIMENTALPROCESSISACCELERATEDBYTAKINGCYCLEOFDRYANDWET,WHICHISANEXPERIMENTALSCHEMEBYMEANSOFTHISMETHOD,WECANCONCLUDETHATWHICHMIXDESIGNISBETTERFORSULFATERESISTANCEULTRASONICTECHNIQUEISUSEDTODETECTTHEWAVEVELOCITYANDT
7、HEAMPLITUDEATTENUATIONOFSTRESSWAVEALONGTHELENGTHOFTHECONCRETESPECIMENSACCORDINGTOTHEEXPERIMENTALRESULTS,THEBETTERMIXDESIGNFORSULFATERESISTANCEISDETERMINEDKEYWORDSCONCRETEEXPERIMENTALRESEARCHSULFATERESISTANCEULTRASONICTESTINGMIXDESIGNIII目录摘要I目录III1绪论111选题背景与依据112国内外研究现状113本章小结32实验方案确定及混凝土试样制备421实验方案和
8、实验试样数量的确定4211实验目的和主要实验仪器及设备4212实验方案4213试样数量的确定422混凝土配方及实验试样制作5221实验材料5222配制混凝土配方8223混凝土试样的制作1023本章小结113实验用混凝土试样以及仪器设备1231养护试样时用的实验仪器1232实验时用的实验仪器与设备1233制作完成的试样1334实验用溶液制备1435测试时使用到的实验仪器1436本章小结154实验研究1641干湿循环的进行1642试样测试方法1643实验实施规则1844实验结束时试样状况1845本章小结18IV5实验数据处理及分析2051各个配方混凝土试样的强度2052各个配方混凝土试样的波速变化
9、规律2153各个配方混凝土试样的首波波幅变化规律37531衰减系数的拟合37532各个配方混凝土试样的首波波幅衰减系数的变化规律3954本章小结416全文总结及展望4261全文总结4262本文主要创新之处4363对本文的展望43参考文献45致谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。811绪论11选题背景与依据混凝土是以砂、石为主要骨料（按一定级配规律），以水泥为主要胶结原料形成的固体结构材料。由于混凝土材料是人工设计制备而成，且具有石材性质，在工程界又称之为砼。虽然混凝土是一种人造石材，但它通常具有和天然石材像类似的耐久性。因此在人们的传统观念里，总是认为混凝土的耐久性是完美的，从而在19世纪之
10、前，没有对其耐久性进行仔细的研究。实际上，混凝土和钢筋混凝土在使用过程中，都会受到土壤、空气以及水中有害介质的侵蚀，甚至还会受到混凝土本身构成材料所含有的有害成分所产生的化学和物理的作用，都会使其性能变差。从宏观角度上看，混凝土失效形式通常会有膨胀、开裂、剥落、溶蚀、松软以及强度、刚度下降等诸多表现形式，这些都会对构筑物的使用寿命会产生巨大的严重影响，使结构物破坏乃至坍塌，从而造成重大人员伤亡和巨大经济损失。新时期我国提出了以交通、建筑和工业为主攻方向的节能工程，而提高基建工程的寿命，就是最大的节能减排。更何况我国有三分之一的国土都受到酸雨的影响，山东、青海、天津、河北等地存在大范围的盐碱地区
11、。暴露在在酸雨区和盐碱区以及浸泡在海水中的混凝土结构均遭到了严重的硫酸盐侵蚀破坏。并且，我国的许多内陆盐湖，如青海湖，察尔汗盐湖等，它们周围地区的混凝土结构也都会受到湖水或地下水中有害离子的侵蚀。不过它们和沿海地区不同的情况是，我国内陆盐湖地区的温度变化相对剧烈。研究结构耐久性问题有其更为突出的意义。殊不知，现在青藏铁路已经出现了硫酸盐侵蚀损伤现象。故研究抗硫酸盐侵蚀的混凝土新配方，有非常明显的现实意义。12国内外研究现状现代科学研究表明，硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素之一，也是在诸多影响因素中机理最复杂、危害性最大的一种环境腐蚀。在1892年，MICHALIS最早发现了硫酸盐侵蚀水泥
12、和混凝土的现象，并且他把它称为“水泥杆菌”，其实际上就是针状晶体水化硫铝酸钙1。在地球的各个地方，硫酸盐分布相当广泛，大部分土壤里都含有一定数量的硫酸盐。通常来说，在我国的西北地区，有硫酸盐侵蚀发生的建筑物大多都是红色岩系地基，此类地基的含水条件2和渗透性能受到构造发育程度以及填充物质的制约和影响，在岩层中通常会含有针状、薄片状以及团块状石膏，因为岩石透水性一般较弱，从而导致降水在岩层中缓慢流动或凝滞，因此在渗流途中，可以充分溶解可溶盐类矿物并由此变成了矿化度较高的氯化物硫酸盐型水2。从而慢慢的对所接触到的建筑物和水利设施等进行侵蚀。根据硫酸盐侵蚀的复杂性的情况，人们提出了许多硫酸盐侵蚀机理。
13、其中有代表性的观点有以下几种1石膏型硫酸盐侵蚀，该观点认为，一旦硫酸根离子渗入混凝土后，就会与其中的氢氧化钙反应生成石膏。有些科研人员认为石膏的形成会引起混凝土体积膨胀,从而使混凝土受到膨胀压力的作用，BINGTIAN3的研究结果表明，在刚开始的前四周是潜伏期，一旦潜伏期过后，试件便以较大的速度膨胀。2钙矾石型侵蚀，该观点认为，硫酸根离子渗入混凝土后，会与其中的水化溶液反应生成硫铝酸钙（延迟钙矾石），由于延迟钙矾石晶体的生长产生膨胀力4进而导致混凝土微损伤演化，混凝土的弹性模量，强度随之降低，从而导致慢慢变坏。3硫酸盐结晶型侵蚀,该观点认为，在一定环境下，硫酸盐自己会形成结晶水化物。生成的结晶
14、产物可以导致其体积膨胀,从而产生结晶压力,导致裂缝的产生,并最终导致混凝土的劣化,通常这种破坏发生在干湿循环区域。4碳硫硅钙型硫酸盐侵蚀5,6,7,该观点认为，碳硫硅钙石在较低的温度下形成（015），它是CSH和硫酸根还有碳酸根或二氧化碳反应生成的产物,因为碳硫硅钙石的形成必须要有CSH的参加,从而能使水泥浆变成无黏结力的、糊状的物体,导致混凝土的强度降低。鉴于硫酸盐侵蚀具有严重的危害性，有许许多多的研究人员对它进行了深入细致的研究，并且取得了非常丰硕的研究成果，这些前人的研究成果，对我们的继续研究有非常重要的意义。针对硫酸盐侵蚀，在研究抗硫酸侵蚀混凝土新配方时发现，用一定量的矿物添加剂代替部
15、分水泥用量，可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力，这类矿物添加剂包括粉煤灰、磨细矿渣等。许多科学研究8,9,10,11已经得出结论在混凝土中掺入粉煤灰可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。这是因为掺入的粉煤灰可以使混凝土的过渡带结构以及它的孔结构得到改善，并能减少水化热的形成，这样可以降低因热量引起的混凝土开裂，还可以减少氢氧化钙的形成，而氢氧化钙是容易导致硫酸盐侵蚀成分，最后还能降低C3A对硫酸盐侵蚀的不利影响，从而提高此类混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。3大量的科学研究12,13已经得出结论在混凝土中掺入磨细矿渣可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。这是因为磨细矿渣粒子本身可以填充混凝土中的空隙，把有害离子
16、的侵入通道堵塞，并且可以使混凝土的密实性得到提高，与此同时，磨细矿渣自身水化作用产生的CSH凝胶，也可以使混凝土结构密实；此外，由于磨细矿渣代替了部分水泥，是混凝土中的C3A的含量减少，从而减少了由于钙矾石形成导致的膨胀，提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。此外，在混凝土中掺入一定量的纤维，可以改善混凝土的韧性，抗弯性，和折压比14，这样可以提高混凝土的密实性，进而应该可以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能；在配制混凝土时掺入一定量的减水剂，可以减少配制混凝土的水的用量，并能减少流动性，减少水化热的产生，进而降低混凝土由热量导致的膨胀，在一定程度上，提高了混凝土的密实性，从理论上说，这样也可以提高混凝土
17、的抗硫酸盐侵蚀性能。在本论文中将验证纤维能否提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力。本文主要研究抗硫酸盐侵蚀混凝土的新配方，得到抗硫酸盐侵蚀性能相对优越的配方，在广泛查阅资料的前提下，配制出六种新型的混凝土新配方，并且研究这些混凝土配方各自的抗硫酸盐侵蚀能力，通过试验的方式，找到其中的抗硫酸盐侵蚀能力比较优越的配方。13本章小结本章的第一部分主要阐述了选择该论文题目的背景，依据以及现实意义。硫酸盐侵蚀是海洋环境下，混凝土强度、刚度丧失的主要原因，在大力倡导节能减排的今天，研究该课题，具有非常明显的现实意义。在本章的第二部分，主要讲了关于该方面问题的国内外研究现状，对硫酸盐侵蚀的机理有了深入细致的理解，从而
18、为后面的自己论文的工作方法，研究方向奠定基础。在该部分，主要做理论方面的工作。42实验方案确定及混凝土试样制备21实验方案和实验试样数量的确定211实验目的和主要实验仪器及设备本实验主要研究抗硫酸盐侵蚀混凝土的新配方，得到抗硫酸盐侵蚀性能相对优越的配方，从而直接为工程应用提供服务。实验拟配制强度为C30的混凝土实验试样，做对比实验。本实验需制备的溶液有清水和浓度为5的NA2SO4溶液。制作同一批次、同一养护条件下的C30的混凝土实验试样，分别制作150MM150MM150MM的立方体试样和直径为45MM，长度为500MM的圆柱体试样。其中立方体试样，用来作强度测试，以检查混凝土的质量，圆柱体试
19、样用来超声波检测，以比较混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。本实验所需要的主要仪器和设备大块铁皮，烧杯，磅秤，托盘天平，拌铲，铁锨，振动器，标准养护箱，超声波检测仪，烘干箱，标准立方体实验模具，圆柱体实验模具。212实验方案1把制作好的圆柱体试样分成两组，分别浸泡在清水和5的硫酸钠溶液中。2浸泡一天后把试样取出，用毛巾把其表面水分擦干，晾6个小时后，对试样进行超声波检测。3检测结束后擦干净试样表面的耦合剂，然后把把试样放入烘箱中，加热40分钟后，关闭加热系统，让试样继续在烘箱中烘干，关闭加热系统的目的是不使试样因加热温度过高而出现损伤，避免由此造成的实验误差。415个小时后，此时试样基本烘干，取出试样，
20、把试样放回原来的溶液中，继续浸泡。以上四步为一个干湿循环，按照该方案，2天一个循环，进行试验。213试样数量的确定由于采用干湿循环的实验方案，在这种加速实验过程中，人为因素对试样造成的损伤会比较大，所以对每种配方均采取两个重复试样，最后用两个试样的平均值，以减少实验误差。根据实验目的，本人配制了六种混凝土配方，每种配方在清水中和5NA2SO4溶液中各放置两个圆柱体试样，故总共需制备24根圆柱体5试样；每种配方还要制备两个立方体试样，故总共需制备12个立方体试样。22混凝土配方及实验试样制作221实验材料2211水泥本实验使用浙江虎山集团有限公司生产的强度等级为PO425MPA普通硅酸盐水泥，水
21、泥的各项性能指标见表2123。表21水泥所含的矿物成分矿物成分C3SC2SC3AC4AF石膏掺量含量555191651015表22水泥的力学性能抗压强度（MPA）抗折强度（MPA）3天28天3天28天3436056387表23水泥的物理性能初凝时间（MIN）132终凝时间（MIN）187比表面积M2/KG3696安定性沸煮法合格2212砂本实验采用宁波当地产的河砂，砂子为袋装，平放在实验室。砂的颗粒级配合格，级配区是二区，该砂的细度模数15为MX257，故为中砂。它的级配情况如表24所示，砂的技术性能如表25所示。表24砂的级配情况砂筛孔径（MM）重量（G）累计筛余AI（）5000000250
22、2160408125298010320631807060140315201208720601648309548细度模数257粗砂3137评定结果MX中砂2330细砂1622中砂表25砂的技术性能堆积密度（KG/M3）空隙率（）含水率（）含泥量（）1500403008细度模数级配区表面特征2572颗粒较原2213碎石本实验使用宁波当地产的碎石，级配良好，为516MM的连续级配，碎石的最大粒径不超过20MM。碎石的技术性能如表26所示，它的级配情况如表27所示。16表26碎石的技术性能表观密度（KG/M3）2400空隙率（）45含水率（）06含泥量（）10针、片状颗粒含量（按重量计）9级配情况51
23、6MM的连续级配表27碎石的级配情况砂筛孔径（MM）筛余重量（G）累计筛余（按重量计）公称级配（516MM）25356979795100548319548901001042074231306016339352010200002214粉煤灰7本实验使用宁波市北仑港新建筑材料有限公司生产的级粉煤灰，它的技术性能指标如表28。表28粉煤灰的技术性能指标测试项目技术指标细度（0045MM方孔筛筛余，）不大于45需水量比（）不大于115烧失量（）不大于15含水量（）不规定三氧化硫含量（）不大于32215磨细矿渣本实验使用宁波市北仑港新建筑材料有限公司生产的S95级矿渣微粉。它的物理性能指标如表29所示。
24、表29矿渣微粉的物理性能标准GB/T180462000的技术要求试验结果序号检测项目S105S95S751密度，G/CM3不小于282802比表面积，M2/KG不小于3504163活性，,7天不小于957555766活性，,28天不小于10595759844流动度比，不小于8590951015含水量，不大于100346三氧化硫，不大于400327氯离子，不大于00200058烧失量，不大于302882216减水剂本实验使用江苏博特生产的JM9减水剂，它的技术性能指标如表210所示。减水剂使用时需与水混合均匀，配成溶液使用。2217聚丙烯纤维本实验所用聚丙烯纤维为南京派尼尔科技实业有限公司生产的
25、“派尼尔聚丙烯纤维”。8表210JM9减水剂的性能指标测试项目性能指标减水率16含固量（）38硫酸钠含量（）3氯离子含量（）005水泥净浆流动度（MM）220外观褐色均一液体2218清水本实验实施过程中，无论是制作混凝土试样还是试样浸泡时所用的清水，均为实验室中的自来水。222配制混凝土配方（一）配制强度FCUO的确定本实验需配制强度等级为C30的几种特制的混凝土。本实验混凝土配制强度仍按GB5020492混凝土结构工程施工及验收规范规定的计算公式来确定。即FCUOFCUK1645上式中，FCUO施工配制强度，MPA；FCUK设计的混凝土强度标准值（强度等级），MPA；施工单位的强度标准差，M
26、PA；根据混凝土配合比实用手册，C30混凝土的强度标准差可以取5MPA。则本实验的施工配制强度FCUO301645538225MPA。（二）确定水灰比（W/C）考虑到，本实验混凝土配方中有外加剂成分，参照混凝土配合比实用手册，并做一定调整，取水灰比为049。（三）确定用水量根据混凝土配合比实用手册，查表28，按坍落度3550MM，碎石最大粒径20MM，并且考虑到减水剂的影响，每立方米混凝土用水量可取MW190KG。（四）确定砂率根据混凝土配合比实用手册，查表29，由于碎石最大粒径20MM，水灰比为049，则可以取砂率为35。9根据特种混凝土配合比设计方法17，配制一系列本人需要进行实验研究的独
27、特的混凝土配方。（1）配制含矿渣微粉10（占水泥的量）混凝土配方令水泥和矿渣微粉的总量为MCO，则MCOMW1/0491901/04938776KG。设水泥用量为MC，矿渣微粉的用量为MK，则MK01MC，且MCOMCMK。则由以上两式联立可得MC35251KG，MK3525KG。参照特种混凝土和新型混凝土，减水剂的用量为MJMC10353KG。设MG，MS为1M3混凝土中碎石和中砂的重量，取1M3混凝土的质量为2400KG,则MCOMGMSMJMW2400KG（1）MS/MGMS35（2）由（1）、（2）联立得MG118216KG，MS63655KG。故该混凝土配方中原料配合比为配方A1水水
28、泥矿渣微粉碎石中砂减水剂含量（KG）1900035251352511821663655353（2）配制含矿渣微粉10（占水泥的量）和聚丙烯纤维040KG/M3（占混凝土的量）的混凝土配方按照配制含矿渣微粉10（占水泥的量）混凝土配方的计算方式，进行计算，计算过程不再一一赘述，最后得出该配方的配合比为配方A2水水泥矿渣微粉碎石中砂减水剂聚丙烯纤维含量（KG）1900035251352511819063641353040（3）配制含矿渣微粉10（占水泥的量）和聚丙烯纤维080KG/M3（占混凝土的量）的混凝土配方同理按照以上方式进行计算，则可以得到该配方的配合比为10配方A3水水泥矿渣微粉碎石中砂
29、减水剂聚丙烯纤维含量（KG）1900035251352511816463627353080将以上三种配方中的矿渣微粉用粉煤灰来代替，其它均保持不变，就可以得到另外三种混凝土配方，与以上三种相对应，记为B1、B2、B3。这就是用来进行实验所需要的六种混凝土配方。说明以上各个配方中成分含量均为1M3混凝土中各种成分的含量。223混凝土试样的制作首先，把立方体试样和圆柱体试样的模具上面的污垢，清除干净，并在其上刷上一层油（刷油目的是为了以后拆模的方便），然后把它们组装成套，以备下面的实验使用。试样是在室内实验室完成制作的。在实验室的地面上，铺一张面积为2M2左右大的铁皮，并把它上面打扫干净，混凝土是
30、在这块铁皮上拌和的，这样做可以防止在拌和混凝土过程中，使混凝土中的水、减水剂等其他成分渗入到地面里去，减少由此造成的实验误差。其次，按照上面配制的各个配方，先称取制作试样所需要的碎石，把它在铁皮上，再去称取所需的中砂，此时就先把碎石和中砂混合均匀，接着去称取所需量的水泥，把水泥倒入在已经混合过的碎石和砂中，此时去称取所需量的水和减水剂，并把二者混合，搅拌均匀，如果需要加入聚丙烯纤维，现在还要称取所需的纤维，并且把纤维放入混合溶液中，再次搅拌均匀，这样可以使掺和混凝土时，尽可能的掺和均匀各成分，并且可以减少纤维结块造成所制作的试样有瑕疵的可能性。最后，把溶液分批次倒入掺和物中，进行充分掺和。由于
31、是人工掺和，并且混凝土不容易掺和均匀，因此每次人工掺和时间不应少于40分钟。待混凝土掺和均匀后开始进行试样制作，首先把掺和好的混凝土放入到模具中，然后把模具放到振动台上振捣，需要注意的是，每次放入模具中混凝土的量不得超过混凝土模具高度的1/4，等振捣密实后再加混凝土，这样做的目的是，使振捣过程中，能最大限度的排出混凝土中的气泡，从而使制作试样更光滑、密实。按照以上的方法，完成整批试样的制作。把制作好的试件，放置在室内24小时后，方可拆模，拆模时要尽量的轻拿轻放，耐心，细致，否则很容易造成试样断裂。最后，把拆出来的试样，放入到混凝土标准养护箱中，设置温度为19311摄氏度，湿度为97，在此环境下
32、养护28天，以备后用。23本章小结本章第一部分简单的说明实验目的，以及进行实验所必需的实验仪器和设备，并且制定了确定的实验方案，接着确定本文所需要的实验试样的数目，从而为制作实验试样做准备；本章的第二部分，重点说明实验原料的性质、性能以及技术标准，对实验材料有充分细致的了解，这样使用时才能得心应手，并且该部分配制本课题所要探讨的各种混凝土配方，最后详细的说明制作试样的方法、过程以及试样成型后养护的标准。123实验用混凝土试样以及仪器设备31养护试样时用的实验仪器在试样养护阶段，本实验所用的养护箱是上海路达实验仪器有限公司生产的HBY40B型水泥（砼）恒温恒湿标准养护箱。如图31所示。图31恒温
33、恒湿养护箱32实验时用的实验仪器与设备实验进行中，需对立方体试样进行强度测试，需要使用到材料强度试验机。由于要进行干湿循环，还要用到烘干设备和浸泡器具。本实验使用上海市实验仪器总厂生产的1013型干燥箱和长方体的浸泡容器。如下图32、33所示。图32浸泡容器13图33干燥箱33制作完成的试样根据实验要求要制作150MM150MM150MM的立方体试样和直径为45MM，长度为500MM的圆柱体试样，制作成型，并且养护好的试样图片如图34、35所示。图34立方体试样14图35圆柱体试样34实验用溶液制备本实验需要清水和5的硫酸钠溶液，进行对比实验。清水就使用自来水，不需要特意配制。5的硫酸钠溶液，
34、使用自来水和无水硫酸钠配制而得。实验用无水硫酸钠是由天津市福晨化学试剂厂生产的，它的化学性能指标如图36所示。表36无水硫酸钠性能指标分子量14204PH值（50G/L溶液，25摄氏度）5080硫酸钠含量990澄清度实验合格以下是杂质最高含量（指标以计）水不溶物0005干烧失重05氯化物0001磷酸盐0001总氮量00005钾001钙0002铁00005重金属（以PB计）00005以上检测标准符合GB/T98531988标准。35测试时使用到的实验仪器15在对试样进行超声波检测时，本实验使用的是由北京智博联有限公司生产的ZBLU520非金属超声波检测仪。如图37所示。图37非金属超声波检测仪3
35、6本章小结本章主要介绍所要成型的试验试样，试样的种类、规格，养护试样所需的仪器，进行实验时所需要的实验仪器，以及实验溶液的配制，最后本章还介绍了测试试样的实验仪器，能正确熟练的掌握这些仪器的使用方法是实验成功的关键。164实验研究41干湿循环的进行如上文所述，本文采用干湿循环的加速实验方案，在对试样进行烘干时，需把试样从实验室拿到烘干箱中，一定要注意轻拿轻放，尽可能减少人为因素所造成的实验误差；在对试样进行浸泡时，除了要注意轻拿轻放外，还要使试样在容器里间隔有足够大的空间，以能让试样自由的膨胀，具体浸泡方式如图41所示。图41试样浸泡方式42试样测试方法按照实验目的，为了得到混凝土试样的波速和
36、首波波幅的变化规律，波速可以用超声波检测仪直接测得，而首波波速变化规律是通过首波波速衰减系数来反映，不能直接由超声波检测仪直接测出。为了得到混凝土试样的首波波幅衰减系数，把长度为500MM长的圆柱体混凝土试样，沿着长度方向每间隔100MM做一个标记，按照距离起始端的距离的增加，记为0、1、2、3、4。并且，把在每个检测点测得的超声波信号看做是沿长度方向通过相对试件长度的超声波的信号。具体测试步骤如下（1）取出非金属超声波检测仪，并且把换能器与主机连接牢固、稳定。（2）对出非金属超声波检测仪的参数进行设定。具体参数如表42所示。17表42非金属超声波检测仪的参数发射电压1000V测试主频测试采样
37、周期04MS发射波宽008MS（3）在每个圆柱体试样上，用记号笔标记出以上所述的0、1、2、3、4个测点。在安装好的非金属超声波检测仪上的换能器上均匀的涂抹耦合剂，将发射端的换能器放在起始端的圆端面上，把接收端放在需要测的测点上，并且用适当力气按牢两个换能器。由于测试距离对超声波的影响很大，距离太短会造成较大实验误差，所以实验测试从距离起始端200MM处开始，也就是测点1处。按此法依次测试测点1、2、3、4。检测方法如图43所示。图43本实验测试方法需要注意的是，在进行超声波检测时，应该采用手动控制进行采样，这样才能保证使测得的每个信号具有相同的波幅增益，这样测得的各个波之间的波幅才具有可比性
38、，才能进行首波波幅衰减系数的拟合，否则会使得所测试的波幅不具18有同样的增益，也就不能进行衰减系数的拟合。43实验实施规则本实验主要研究各个混凝土配方的抗硫酸盐侵蚀能力的大小，而抗硫酸侵蚀能力可以由混凝土试样所能承受的干湿循环的次数以及在干湿循环过程中的波速变化规律和首波波速衰减系数的变化规律来反映。本实验以混凝土试样出现裂缝导致试样在某一测点的波速显著降低，作为本组试样实验停止的根据。也就是说，只要该组试验试样中的一根试样，出现裂缝导致波速明显降低，就停止该组所有试样的检测，包括即时没有坏掉的另一根以及清水中的两根试样，均不再对它们进行实验测试。44实验结束时试样状况本实验的试样有立方体试样
39、和圆柱体试样，其中立方体用来做强度测试，圆柱体试样用来做超声波检测，实验结束后，二者的情况如图44、45所示。图44强度检测后的立方体试样A119A2A3B1B2B3图45实验结束后的圆柱体试样（5硫酸钠溶液里）45本章小结本章主要讲述实验时干湿循环进行的具体方式，重点说明实验进行时，对试样测试的详细方法，并且制定实验实施的具体实验细则，这些对以后实验的进行都是重要的，最后还给出实验结束后试样的情况。205实验数据处理及分析51各个配方混凝土试样的强度混凝土的强度研究法是通过制作标准的混凝土试样，然后通过混凝土强度检测仪器，测出混凝土破坏前所能承受的最大压力，并且由此计算出该混凝土的强度，本实
40、验所制作的六种混凝土配方的强度检测情况，如表51所示。由该表可以看出根据混凝土配合比实用手册，本实验所用混凝土试样的配制强度要求为38225MPA，由该表的统计数据可知，无论是外加微粉为矿渣微粉的A类配方，还是外加微粉为粉煤灰的B类配方，它们的配制强度均达到预配强度，并且所有配方的配制强度都是稍微高于所要求的强度，强度最大的配方为B1配方，它的强度达到39244MPA，高于要求强度267，强度最低的配方为A3配方，其强度为38311MPA高于要求强度022；B1、B2、B3的强度相应的比A1、A2、A3的强度稍微大一点，这说明，在混凝土中掺入矿渣微粉和粉煤灰均能提高混凝土的强度，在外加微粉的掺
41、入量相同的情况下，外加微粉为粉煤灰比外加微粉为磨细矿渣，能够更好的提高所配混凝土的强度；A类配方A1、A2、A3，按此顺序混凝土的强度有稍微降低趋势，并且B类配方，按照B1、B2、B3的顺序，同样有强度降低趋势，这表明，在外加微粉的掺入量相同的情况下，无论是A类配方还是B类配方，它们均随着配方中加入纤维的量的增大，强度具有略微降低趋势。也就是说，配方中加入纤维可以导致混凝土强度强度稍微降低，并且加入纤维的量越多，强度降低越大。表51各配方混凝土的强度配方A1A2A3B1B2B3测量值（KN）896862890850885839905861902842893837平均值（KN）879870862
42、883872865测量强度（MPA）390673866738311392443875638444误差（）2201160222671390572152各个配方混凝土试样的波速变化规律本文主要研究了不同配方在同一次干湿循环中各个测点的波速变化规律以及不同配方的各个测点在不同的干湿循环中的波速变化规律。由下面的图形可以看出在每次干湿循环中，各个配方的混凝土试样的波速总体均呈下降趋势，除了个别出现局部增加现象。在试样出现大的裂缝之前，波速下降趋势不明显，但是试样表面有大的裂缝时，试样的波速会出现急剧下降的现象，这一现象没有在图形中展现，这样做是为了保证作图的准确性，若果把急剧下降点的波速也画上，将导致
43、各个图形的线条太密集，影响发现规律和可视效果。在干湿循环刚刚开始时，清水中的试样的波速跟5硫酸钠溶液中的波速相差不大，但是随着循环次数的增加，5硫酸钠中试样的波速下降的幅度，总体比清水中的试样的波速下降的幅度大。每一次干湿循环中的波速变化规律，并不是太一致，只有总体的大趋势，即使具体到单个配方的试样，在每次干湿循环中的下降的趋势的大小也不近相同。纵观所有的循环，从实验数据可以发现B1配方在第九次干湿循环中就出现波速急剧下降现象，A1、B2在第十次干湿循环时，出现这种现象，A2、B3在第十一次干湿循环时，出现这种现象，然而A3配方在第十二次干湿循环时才出现该种现象，并且它是最后出现这种现象的。单
44、从试样能经历的干湿的循环次数来说，可以认为A3配方的抗硫酸盐侵蚀性能比其他的配方要强。此外，还可以看出，在各个干湿循环中，无论是清水中的A3配方的试样，还是5硫酸钠溶液中的A3配方的试样，在四个测点中波速下降的幅度也是最小的，这也从某种程度说明它的抗硫酸盐侵蚀能力最强。无论是从能承受的干湿循环的次数还是波速在各个测点下降的幅度来说，B1配方的抗硫酸盐侵蚀能力都是最低，而剩余的其它几种配方的抗硫酸盐侵蚀能力，居于二者中间，就不一一赘述。221234430435440445450455460WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图510第一次干湿循环清
45、水中1234425430435440445450455460WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图511第一次干湿循环5硫酸钠溶液中231234440445450455WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图520第二次干湿循环清水中1234440445450455460WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图521第二次干湿循环5硫酸钠溶液中241234430435440445450455460WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINT
46、A1A2A3B1B2B3图530第三次干湿循环清水中1234430435440445450455460465470475480485WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图531第三次干湿循环5硫酸钠溶液中251234435440445450WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图540第四次干湿循环清水中1234420425430435440445450WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图541第四次干湿循环5硫酸钠溶液中261234435440445
47、WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图550第五次干湿循环清水中1234430435440445450WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图551第五次干湿循环5硫酸钠溶液中271234435440445WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图560第六次干湿循环清水中1234435440445WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图561第六次干湿循环5硫酸钠溶液中281234430435440445WAV
48、EVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图570第七次干湿循环清水中1234430435440WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图571第七次干湿循环5硫酸钠溶液中291234410415420425430435440445WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图580第八次干湿循环清水中1234405410415420425430435440445WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图581第八次干湿循环5硫酸钠
49、溶液中301234390395400405410415420425430435WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B1B2B3图590第九次干湿循环清水中1234380385390395400405410415420425430WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B2B3图591第九次干湿循环5硫酸钠溶液中311234375380385390395400405410415420425430WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA1A2A3B2B3图5100第十次干湿循环清水中1234385390395400405410415420WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA2A3B3图5101第十次干湿循环5硫酸钠溶液中321234370375380385390395400405410415420WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA2INH2OA3INH2OB3INH2OA3IN5NA2SO4图511第十一次干湿循环123401234WAVEVELOCITYKM/SMEASURINGPOINTA3INH2OA3INNA2SO4图512第十二次干湿循环3301234567891011121340414243444546WAVE
