干湿循环作用下纤维的耐盐腐蚀性能研究

陈亮

河南省中原路桥建设（集团）有限公司 河南 南阳 473000

摘要：纤维作为沥青混合料的外掺剂，在盐富集的工程环境下，也应经受盐侵蚀作用的考验，本文对纤维的的耐盐腐蚀性能进行研究。

关键词：干湿循环；纤维；耐盐腐蚀

我国西部盐富集地区广泛分布着氯离子和硫酸根离子等主要强腐蚀离子。强腐蚀离子与恶劣的环境条件导致当地混凝土结构物的损伤速度明显高于内陆。氯盐的腐蚀对象主要是钢筋；而硫酸盐侵蚀已成为危害混凝土结构物耐久性最大的一种环境侵蚀，这是因为其与混凝土中水泥水化物产生化学反应，导致混凝土发生严重的腐蚀；同时硫酸盐盐渗透到混凝土内部，在一定条件下结晶膨胀，体积增大；或者脱水，体积变小，如此反复胀缩，加剧了混凝土的破坏。另有研究表明，在盐富集环境下，空气中的盐腐蚀介质对结构物产生巨大破坏。根据前人针对盐腐蚀环境下水泥混凝土耐久性研究成果，结合本文即将开展的针对沥青混合料性能的研究，确定硫酸盐的侵蚀性占主要地位，尤其是硫酸钠。

1.试验方法

    （1）气候条件模拟：对于西部盐富集地区的沥青混凝土铺面材料，干湿交替作用普遍存在。为此，借鉴结构混凝土的加速腐蚀试验方法，采用干湿循环来模拟当地的气候特点。经调研，当地的沥青路面面层的温度范围大致为-30℃~55℃。考虑烘干温度与当地的路表最高温度的关联及室内试验的可操作性，将室内烘干温度定为35℃。

    （2）干湿循环方法确定：采用合理的加速试验方法是研究沥青混合料在硫酸盐溶液中腐蚀的必要手段。为此，干湿循环试验方法如下：室温条件下（约25℃）将纤维在腐蚀溶液中浸泡24h，然后置于35℃烘箱中36h，此为干湿循环的一个周期。由此可得到干湿循环条件下的平均温度为：。

根据前述分析，针对纤维的耐腐性能的评价选用了2种浸泡溶液：15%的Na₂SO₄溶液和15%的NaCl溶液，干湿循环次数为30次，即试验龄期为75d。采用SEM观测的方法来评价聚酯纤维、玄武岩纤维和MiberⅠ纤维经盐溶液腐蚀后的微观结构形貌变化。

2.试验结果与分析

SEM观测结果见图1~图3。

  

a. Na₂SO₄溶液浸泡

b. NaCl溶液浸泡

图1  聚酯纤维盐溶液浸泡后微观结构形貌

a. Na₂SO₄溶液浸泡

b. NaCl溶液浸泡

图2  玄武岩纤维盐溶液浸泡后微观结构形貌

 a. Na₂SO₄溶液浸泡

b. NaCl溶液浸泡       

图3  Miber I纤维盐溶液浸泡后微观结构形貌

    3种纤维分别放大1000倍。由图1~图3可以看出：1）纤维经盐溶液浸泡后，表面呈现出一定变化，硫酸盐侵蚀效果较氯盐明显。干湿循环后，大量硫酸钠结晶体（聚团晶体）依附在纤维上，而氯化钠晶体颗粒仅有少量依附在纤维上。2）聚酯纤维和玄武岩纤维因其性质稳定，表面光滑，并未与盐介质发生物化反应，即未受腐蚀。对于MiberⅠ纤维而言，其原材是矿物纤维，且呈束状，经硫酸钠溶液浸泡及干湿循环后，生成的结晶体体积膨胀，产生膨胀力，一定程度上将纤维束进行了劈分、松解。从SEM图中发现，纤维束乃至更细的纤维丝本身并未被硫酸盐腐蚀，仍具有与原样相同的物化性能；经氯化钠溶液浸泡及干湿循环后，纤维（束）的形貌未发生变化。

3.结论

纤维经盐溶液浸泡后，表面呈现出一定变化，硫酸盐侵蚀效果较氯盐明显。聚酯纤维和玄武岩纤维因其性质稳定，表面光滑，并未与盐介质发生物化反应，即未受腐蚀。