一、核心原理:鹽結晶膨脹破壞機制
溶液滲透將集料試樣浸入硫酸鈉(Na?SO?)或硫酸鎂(MgSO?)溶液中,溶液通過集料表面孔隙和微裂紋滲透至內(nèi)部,填充其孔隙結構。此過程依賴毛細作用,溶液逐漸滲入集料內(nèi)部的微小空隙。
結晶膨脹浸泡后的集料經(jīng)烘干處理時,水分蒸發(fā)導致溶液濃度升高,達到飽和后鹽類結晶析出。以硫酸鈉為例:
結晶過程中,十水硫酸鈉(Na?SO??10H?O)失去結晶水變?yōu)闊o水硫酸鈉(Na?SO?),體積縮?。?/p>
但再次浸泡時,無水硫酸鈉吸水重新生成十水合物,體積膨脹約 2 倍,產(chǎn)生強大的結晶應力(可達數(shù)十兆帕)。這種周期性膨脹應力作用于集料內(nèi)部薄弱部位(如孔隙邊緣、微裂紋),導致集料破裂、剝落。
循環(huán)損傷累積通過 ** 浸泡 - 烘干循環(huán)(通常 5 次)** 模擬自然環(huán)境中干濕交替的侵蝕過程,累積損傷效應,最終通過篩分計算集料的質(zhì)量損失率,判斷其堅固性。
二、儀器組成與功能
浸泡容器
材質(zhì):耐腐蝕(如不銹鋼),用于盛放集料和鹽溶液,確保溶液不與集料發(fā)生化學反應。
控溫功能:部分儀器配備恒溫裝置(如 20℃~25℃),保證溶液溫度穩(wěn)定,控制滲透速率。
烘干設備
加熱裝置:提供恒定溫度(如 105℃~110℃),加速水分蒸發(fā),促進鹽類結晶。
鼓風系統(tǒng):確保烘干過程均勻,避免局部溫度不均影響結晶效果。
篩分與稱量系統(tǒng)
標準篩:按粒徑分級(如 9.5mm、4.75mm 等),試驗前后篩分集料,對比粒徑分布變化。
天平:精確稱量試樣質(zhì)量,計算質(zhì)量損失率(公式見下文)。
控制系統(tǒng)
時間控制器:設定浸泡(如 20h)和烘干(如 4h)時長,嚴格遵循標準流程(如 GB/T 14685、ASTM C88 等)。
溫度傳感器:實時監(jiān)控溶液和烘干溫度,保證試驗條件一致性。
三、試驗流程與關鍵參數(shù)
試樣制備
選取代表性集料,經(jīng)篩分去除不符合粒徑要求的顆粒,洗凈烘干后稱量初始質(zhì)量(\(m_0\))。
浸泡 - 烘干循環(huán)
第 1 步:浸泡將試樣浸入鹽溶液(濃度通常為 10%~15%),在規(guī)定溫度下保持一定時間(如 20h),使溶液充分滲透。
第 2 步:烘干取出試樣,放入烘箱烘干至恒重(如 4h),促使鹽類結晶。
循環(huán)次數(shù):一般進行 5 次循環(huán),模擬長期環(huán)境侵蝕。
篩分與結果計算
循環(huán)結束后,將試樣過篩,稱量留存于標準篩上的集料質(zhì)量(\(m_1\))。
堅固性質(zhì)量損失率計算公式:
四、不同方法的適用場景
方法 | 適用集料 | 原理特點 |
硫酸鈉法 | 大多數(shù)巖石集料(如花崗巖、玄武巖) | 結晶膨脹應力主要由物理作用引起,適用于一般環(huán)境評估。 |
硫酸鎂法 | 碳酸鹽類集料(如石灰?guī)r) | 除物理膨脹外,硫酸鎂與碳酸鹽可能發(fā)生化學反應,加劇破壞,適用于嚴苛環(huán)境(如凍融循環(huán)頻繁地區(qū))。 |
五、應用意義
工程選材:用于混凝土、瀝青混合料等集料的質(zhì)量控制,確保結構耐久性(如抗凍、抗鹽蝕)。
標準依據(jù):符合國內(nèi)外規(guī)范(如中國 GB/T 14685、美國 ASTM C88),為設計和施工提供量化指標。
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權或有權使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的,應在授權范圍內(nèi)使用,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關法律責任。
- 本網(wǎng)轉載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權等問題,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關權利。