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1、济南大学毕业论文外文资料翻译毕业论文外文资料翻译题 目 矿物掺合料复合硅酸盐水泥及混凝 土的强度与抗蚀性 学 院 材料科学与工程 专 业 材料科学与工程 班 级 学 生 学 号 指导教师 二一二年*月*日(宋体三号，居中，时间与开题时间一致)- 24 -（英文原文装订在前）Construction and Building Materials,2011,25 :32453256.矿物掺合料复合硅酸盐水泥及混凝土的强度与抗蚀性 Xianming Shia，b，Zhengxian Yang a, Yajun Liu a, Doug Cross aa Corrosion & Sustainable
2、Infrastructure Laboratory, Western Transportation Institute, Montana State University, P.O. Box 174250, Bozeman, MT 59717-4250, USAb Civil Engineering Department, Montana State University, 205 Cobleigh Hall, Montana State University, Bozeman, MT 59717-3900, US摘 要 这项工作的目的是验证加州交通部的设计假设以便更好的定义设计具有高耐蚀性从
3、而可以免维护的混凝土结构的策略。为此进行了各种各样的实验室调试，以便研究加有矿物掺和料（F级和N级粉煤灰，超细粉煤灰，硅灰，偏高岭土和地面颗粒高炉矿渣）的砂浆和混凝土样品的抗压强度和氯离子扩散系数，矿物混凝土的孔隙率和辅助胶凝材料在氯离子结合及砂浆孔溶液化学的影响关键词 矿物掺合料 钢筋混凝土 腐蚀作用 粉煤灰 硅灰 偏高岭土 地面颗粒高炉矿渣除冰剂缩放阻力1 简介混凝土因其通用性和相对较低的成本而成为在这个世界上最广泛使用的人造建筑材料。混凝土也成为了暴露在极端条件下的结构建筑的材料选择1。此外,由于波特兰水泥（混凝土中最常见的粘结剂）的生产是一个耗能的过程，占全球二氧化碳和其他温室气体排放
4、的重要部分，可持续性已成为混凝土基础设施的一个日益重要的特征2,3。这样,即使在混凝土的设计、生产、施工、维修、材料性能的轻微的改进会有巨大的经济、社会和环境的影响。有多种方法可以提高混凝土的耐久性和消除它的环境影响。一个有吸引力的方法是提高混凝土基础设施的耐久性,因为耐久性是可持续发展的一个关键的基石。根据美国土木工程师学会对美国基础设施的2009年报告卡，在5年内需要2.2万亿美元的投资,“将国家的基础设施带入一个好的状态”这凸显出急需致力于持久和免维护混凝土材料的研究。人们普遍认为提高混凝土耐久性的有效方法是在项目设计和材料选择阶段采用适当混凝土保护层和优质的混凝土。通常，增加混凝土保护
5、层的厚度能有好的影响，这是因为增加了各种物种进入钢筋的障碍和延长了腐蚀开始的时间。然而事实上, 因为机械和实用原因，保护层厚度不能超过一定的限度。针对混凝土技术进步，美国国家公路与运输协会标准载荷的需求和设计寿命为75年的荷载抗力系数设计，加州交通部(Caltrans)采用了使用混凝土氯扩散系数的方法来具体确定混凝土保护层对氯环境结构6的要求。例如,对暴露于腐蚀性土壤或水(含有多于500 ppm的氯化物)的桥,最大水灰比不得超过0.40。除了无腐蚀性的环境，所有暴露环境都需要符合ASTM指示 C 618类型的F或N(例如,粉煤灰）矿物掺合料。例如，作为预制桩和延伸桩的桥体部分，需要符合ASTM
6、(美国材料试验协会)指定的C 1240(例如,硅灰- SF)的矿物掺和料。桥部分需要的最小混凝土保护层依桥部分类型和所处环境分1到5个等级6。 近年来,对环境友好的混凝土(EFCs)展现出日益浓厚的兴趣,它采用工业的副产品或废料,从而有益于环境。其中,矿物掺合料如粉煤灰、硅灰和渣，在混凝土中被用于取代部分水泥，提高了混凝土耐久性和增强抗氯离子扩散。它们也被称为辅助胶凝材料,或者SCMs。像其他国家,加州交通部针对减轻结构腐蚀，借助SCMs开发出混凝土混合物。然而,到目前为止,工作是基于低渗透扩散系数数据，矿物掺合料混凝土可利用的文献，这不能代表加州的可看到的材料和外部环境。此外,氯离子扩散系数
7、作为混凝土耐久性的一个指标存在着许多不同。首先,氯离子扩散系数的值通常根据混凝土性能和曝光环境从10-13m2/s 到10-10m2/s变化。特别是,这些值决定于混凝土的孔结构和决定它的一切因素,如:配合比设计参数(水灰比、类型和矿物掺合料的比例和水泥、压实、固化等)和裂缝。氯离子扩散系数随氯暴光环境(被淹没,飞溅、大气等)和暴露长度而变,部分原因是由于缓慢的水化反应如炉渣成分或飞灰5。氯离子扩散系数是用来评估钢筋锈蚀的风险和预测混凝土结构的使用寿命，因此氯化物临界值是一个非常重要的参数,它的值仍然是争论的主题。在现实中,氯离子扩散系数与氯临界值的测定经常受到氯分析方法的影响。其次,现有的氯离
8、子渗透测试对于高质量的混凝土很耗时或提供可靠的氯离子扩散系数时太偏倚。本研究的目的是验证矿物掺合料混凝土组合设计的氯离子扩散系数，此因缓蚀而被加州交通部快速开发，也是为验证现有减缓因暴露在海洋环境下引起的腐蚀措施的适用性和除冰盐的应用。2 实验2.1 样品制备 针对加州典型的混凝土混合物和氯离子暴露环境,提出了实验室调查研究的初步配料设计,18项混凝土混合物的配料设计需要评估(见表1)。所有这些混凝土混合物配料设计的水灰比都是0.40.没有任何矿物添加料的混凝土混合物配料设计来作为对照。这些混合物配料设计经过加州交通部腐蚀技术分会工作人员的密切磋商。在表1的基础上,进行了多种试验以便在每次实验
9、中都能得到未凝混凝土合理的和易性。在这项研究中,采用了ASTM规格C150-07类型I / II 低碱普通硅酸盐水泥。在JTLGroup购买了粗骨料（最大尺寸为19mm）和细骨料（干净，天然硅砂）。Glenium 3030和Micro-Air按指示用量用来作为ASTM C 494型A / F减水剂。经过实验，两类参杂替代比例为25%的粉煤灰配料设计被淘汰，因为这两类混合在水灰比是0.40甚至过量减水剂存在下不能达到理想的坍落度和含气量。这就剩下表2中的16项混凝土混合配料设计需要研究。这些混凝土混合物是粗骨料与水泥比例从2.17到2.86之间和粗细骨料从1.51到1.54之间。这种变动是必需的
10、,以达到合理的坍落度和含气量,类似于配料操作的现场施工。值得注意的是尽管每个配合比设计反复实验，表1中的实际含气量还是偏离了目标含气量。也注意到用小的实验搅拌机制成的混凝土的含气量比用大点的实验搅拌机制得的要低。对每次混合料配比，需要准备至少三个混凝土柱（直径为305mm，高为152mm)和至少三个压缩柱。粗骨料和细骨料需要烘干，要加入两倍其吸水量的自来水。（如1.8%）。骨料侵湿24小时以确保它们完全吸收水分，具有的水分超过表面饱和状况。考虑到计算水灰比，混合物需要饱和骨料与过量水。把粗细骨料放入2立方英尺的搅拌器进行搅拌，直到得到均匀的混合物。然后添加水泥，再混合直到混合均匀。然后，从量筒
11、中加入水并混合直到混凝土均匀且达到理想的稠度。为了阻止蒸发，试样和混合器要覆盖，在覆盖中要定期混合。为了检查新混好的混凝土的耐久性与质量，坍落度和空气含量分别用ASTM C 143 and C 173方法测量。数据如表二。把新拌混凝土放进聚乙烯管缸中然后压实以减少空气量。圆柱试样在相对湿度为0.9的环境下固化24小时后脱模。脱模后试样在进行氯离子测试前放入相对湿度为0.9的养护室中养护359天。进行氯扩散系数测试时，从圆柱中心切出直径为200（51mm)，厚度为100（25mm）的切片样品以减少表面蒸发和气泡。依照ASTM C42/C 42 M (2004)标准岩心从混凝土中移除。从两方面来选
12、择样品厚度。它必须足够厚以表现出混凝土的非均质性和考虑到骨料的最大尺寸(3/400)。它不能太厚以便在合适的时间内进行加速氯离子迁移测试。此外，准备九组不加任何粗骨料，减水剂或加气剂的混合砂浆( 如表2中的1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15和17 )。 针对混凝土的和易性，砂浆试样的水灰比设置为0.45，而不是0.40。每个混合比至少需要准备3个直径为 51 mm长度为 102 mm测扩散速系数用的样品，16个高为 48 mm 直径为38 mm测冻融的样品和至少9个直径为 51 mm 长为102 mm的样品。这样的目的是更好的现出粗骨料的作用和不同类型不同矿物参合料混凝土的氯离
13、子扩散系数。砂浆试样中水泥与水混合低速搅拌5分钟。随后，在泥浆搅拌3分钟后加入最大直径为1.18 mm的细骨料。预先准备服从稳态分布的细骨料。把所有的泥浆放入空心聚乙烯管中然后压实以减少气体量。圆柱试样在相对湿度为0.9的环境中养护24小时后进行脱模。脱模后，在加速氯离子迁移测试之前养护89天。为了测试氯离子扩散系数，从圆柱中心切出8毫米厚片状试样以减少表面蒸发和截留空气。用装有砖石刀的低速锯来操作。2.2. 力学测试砂浆和混凝土试样的抗压强度按照 ASTM C873/C873 M - 04e1 标准进行测试。混凝土试样的抗压强度首先通过测量样品横截面的极限强度然后乘以长与直径的比修正来估计，
14、最后以磅/平方英尺或磅/平方英尺的单位显示。在测试之前混凝土圆柱固化90天，然而泥浆柱在抗压测试之前分别固化1天和28天。每个混料的抗压强度都是至少三个样品的平均值。杨式模量和韧性模量都是基于泥浆试样的应力-应变曲线而来。2.3.电子迁移和自然扩散为了迅速测量高品质混凝土和砂浆试样，需要进行改进的迁移测试(ACMT)。ACMT用标准氯化物传感器周期性的测量累计氯离子浓度。这个测试最早由Truc et al发现7，后由Shi et al改进8,9。此外，对于一些所选的混凝土组合(组合 1, 2, 3, 7, 8, 10, 12,和13)，迁移测试通过自然扩散不需要外加电场。在这些氯离子扩散测试之
15、前，8mm厚的砂浆盘和25mm厚的混凝土盘试样用砂纸抛光以便获得统一的表面粗糙度 ACMT或电子迁移是通过饱和材料试样（包括硬化水泥浆，砂浆或混凝土）用如表1的实验装置来快速测试氯化物表面扩散系数。实验装置是一个分离氯离子源和氯离子靶盘状的混凝土试样。每个间隔包含一个暴露表面的不锈钢网电极。把试样（砂浆或混凝土）夹在两个塑料间隔之间。用垫圈、螺母、螺栓、橡胶垫片、有机硅密来阻止封塑料边和试样间的泄露液体。当混凝土块，电解质，电极都放好后，在两个间隔之间穿过两个电极通过圆盘会有30V的直流电场。此外，在电子迁移测试中为了计算电量要测量电流。氯化物传感器用已知溶液进行校准，读数转化成摩尔单位。材料中离子扩散系数很大程度上取决于电极空间中水溶液的量。因此减少氯化物渗透机制可能造成的影响很重要而不是扩散本身。为此，在样品拿出来以后进行迁移测试以前再放入去离子水中浸泡2个小时。表1试验的准备设计来研究混凝土配料设计在抗氯离子渗透性参数与混凝土耐久性
