混凝土渗透性及引气作用对耐久性的影响

论述了混凝土渗透性与耐久性,引气与耐久性的关系;探讨了引气改善混凝土耐久性的作用机理.混凝土渗透性与Cl-离子侵入、碳化、硫酸盐化学侵蚀有一定相关性.渗透性与其他一些耐久性如抗冻性、硫酸盐结晶破坏、碱集料反应等关系不大.在保证混凝土具有一定强度的前提下,引气可显著改善混凝土综合耐久性能.在同强度条件下,引气可改善混凝土的抗渗性能,有利于混凝土抗Cl-离子侵入、硫酸盐化学侵蚀、碳化等化学侵蚀引起的破坏,引气还可显著改善抗冻、碱集料反应和盐结晶等因膨胀引起的破坏.     

动弹性模量在混凝土抗侵蚀性能评价中的应用

用力学指标评价混凝土抗侵蚀性能具有破坏性和测值离散的特点,采用混凝土试件在饱和硫酸钠溶液中浸泡和干湿循环的相对动弹性模量的测试结果与混凝土力学破坏试验结果比较的方法,探讨了相对动弹性模量测试等非破损方法在评价混凝土抗硫酸盐盐结晶侵蚀性能的可行性和有效性.结果表明,相对动弹性模量表征的抗盐结晶侵蚀系数与相对抗折强度及劈拉强度表征的抗盐结晶侵蚀系数评价指标具有较好的相似性.以相对动弹性模量测试的非破损方法辅助一定数量的力学测试可以用于评价混凝土的抗侵蚀性能.图6,表2,参8.     

混凝土硫酸盐侵蚀研究

本文根据结晶产物和破坏形式的不同阐述了混凝土硫酸盐侵蚀破坏的四种机理,分析了影响影响混凝土硫酸盐侵蚀的内因（水泥品种、混凝土的密实性和配合比）和外因（侵蚀离子浓度、环境酸度）,以及几种常用掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并给出提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的建议、方法。     

地下混凝土结构硫酸盐及氯盐侵蚀的耐久性实验

针对硫酸盐及氯盐共同侵蚀下混凝土中SO 42-和Cl-的扩散规律和性能劣化特征进行室内模拟实验研究。研究结果表明:硫酸根与氯离子在混凝土中扩散短期内起到相互牵制效应,SO 24-与水泥水化产物的合成物和Cl-生成的F盐堵塞孔隙,延缓侵蚀离子扩散。硫酸根与氯离子共同侵蚀下,抗侵蚀系数和抗渗透性能先增加后减小,同时水灰比、粉煤灰对抗侵蚀性及渗透性影响明显。实验研究指出物理侵蚀发生的最明显温度在21~24℃之间,缓解温度在30~35℃之间,较小的相对湿度(RH为45%)、较高的温度变化加快了硫酸盐物理侵蚀。微观测试和分析表明,Friede盐、大量钙矾石(AFt)以及硫酸钠结晶物,导致了混凝土内部结构松散劣化,Na,S和Cl等侵入元素的存在说明有害物质侵入痕迹。     

南疆硫酸盐渍土地区高性能混凝土抗侵蚀干湿循环试验研究

在矿物掺合料的掺量为30%情况下,分析粉煤灰、矿渣粉、水胶比对硫酸盐侵蚀性能的影响,结果表明:矿物掺合料能明显改善混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能;对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能改善效果方面,粉煤灰略优于矿渣粉;水胶比对混凝土抗硫酸盐侵蚀性的影响明显,水胶比越小,试件的抗压强度折损系数越高、质量损失率越小,混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能越好;反之,水胶比越大,混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力越差。     

硅灰裹石对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

使用测长法研究了硅灰裹石对混凝土试样抗硫酸盐侵蚀性能的影响,揭示了渗透性在混凝土硫酸盐侵蚀中的作用。研究结果表明混凝土中水泥浆体与集料之间的界面过渡区是硫酸盐侵蚀的薄弱区域;集料含量增加,即界面区含量愈多,试样的抗硫酸盐侵蚀性能愈差。采用硅灰裹石处理集料可以大幅度地提高混凝土试样的抗硫酸盐侵蚀能力。     

电脉冲用于混凝土抗硫酸盐侵蚀加速试验方法初探

实际工程中水泥混凝土硫酸盐侵蚀过程缓慢,常采用加速试验方法评价其抗硫酸盐侵蚀性能。通过分析现有方法的特点,提出基于电脉冲原理的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能加速试验方法。测试了不同水灰比、浸泡方式与粉煤灰掺量的混凝土在不同侵蚀条件下的抗蚀系数,利用扫描电镜分析了电脉冲作用下硫酸盐侵蚀机理。试验结果表明,电脉冲加速了混凝土的硫酸盐侵蚀,基于电脉冲原理的混凝土抗硫酸盐性能加速试验方法技术可行。     

提高铁路混凝土在盐类结晶环境下的抗侵蚀能力研究

为提高铁路混凝土在盐类结晶环境下的抗侵蚀能力,以隧道衬砌部位混凝土为研究对象,考察了掺入不同加量的纳米SiO2和引气剂GEM对混凝土质量损失率、相对动弹性模量以及抗压强度耐蚀系数的影响。结果表明：在硫酸盐干湿循环实验条件下,纳米SiO2的加入能够有效降低混凝土试件的质量损失率,并使相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数得到提高,纳米SiO2可以有效提高铁路混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力,并且纳米SiO2的加量越大,效果越好。当SiO2的加量20kg/m3时,随着引气剂GEM加量的不断增大,混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力进一步增强,当引气剂GEM的加量为0.05kg/m3时,混凝土试件在经过180次干湿循环后的质量损失率最小(仅为0.26%),相对动弹性模量(95.9%)和抗压强度耐蚀系数(0.919)最大。纳米SiO2和引气剂GEM的加入能够显著改善铁路混凝土在硫酸盐结晶环境下的抗侵蚀能力。     

镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为研究镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律和机理,该文测定了混凝土在硫酸盐侵蚀试验开始前的连通孔隙率和电通量,开展了硫酸盐溶液干湿循环和高温浸泡2种侵蚀性试验。试验结果表明:2种硫酸盐侵蚀性试验方法的结果是一致的;随着电炉镍铁渣粉掺量的增加,混凝土的连通孔隙率增大,抗硫酸盐侵蚀性能降低;在高炉镍铁渣粉掺量30%的范围内,随着掺量的增加,混凝土的连通孔隙率减小,氯离子渗透性等级降低,抗硫酸盐侵蚀性能提高;高炉镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐性能的增强作用效果不及高炉矿渣粉,尤其在掺量较大的情况下。     

夏特水电站水工混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性试验研究

硫酸盐侵蚀是影响地下工程混凝土耐久性的一个重要因素.是对混凝土危害性最大的一种环境腐蚀效应.结合新疆克州夏特水电站地下水硫酸根离子超标,具有强腐蚀性的特点,以当地水泥厂生产的水泥和本地骨料为基础,通过采用普通水泥掺入一定比例的粉煤灰、比选外加剂、严格控制水灰比等工艺措施,按工程设计要求配制混凝土试件,应用混凝土抗硫酸盐侵蚀的试验方法,设计单位开展了普通硅酸盐水泥代替抗硫酸盐水泥的混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性试验研究.研究结果表明:通过调整胶凝材料和混凝土配合比等措施,普通水泥配制的混凝土能满足设计抗硫酸盐性能的要求,根据施工预算分析,有望较大幅度节约工程建设投资.     

外源性硫酸盐对碳硫硅钙石生成影响研究

研究了外源性硫酸盐种类对碳硫硅钙石生成的影响.把水泥净浆试件分别浸泡于质量分数为5%的硫酸镁、硫酸钠和硫酸铝溶液中,至设定龄期后用XRD、红外光谱和激光拉曼光谱分析侵蚀产物的矿物组成与微观结构,并测定试件强度.结果显示:经此3种硫酸盐溶液浸泡180 d后的试件均生成了碳硫硅钙石;相比硫酸钠和硫酸铝溶液,硫酸镁溶液所浸泡过试件的碳硫硅钙石衍射峰较强;随着腐蚀不断进行,各试件边角表层起皮剥落,并伴有灰白色泥状物,后期强度亦有明显降低.研究表明,对水泥净浆的碳硫硅钙石侵蚀而言,硫酸镁溶液明显比硫酸钠和硫酸铝溶液显著.     

混凝土在硫酸盐-氯盐环境下的损伤失效研究

研究了水胶比为0.37,0.45普通混凝土在3种单一硫酸盐溶液(2.5%,5.0%,10%Na2SO4溶液),3种复合溶液(10%Na2SO4 (0,7%,13%)NaCl溶液)中浸烘循环,其相对动弹性模量Erd演化规律.实验结果表明:混凝土损伤演化过程包括初始劣化段,性能改善段和性能劣化段.其损伤演化方程由线性函数和二次函数构成的分段函数描述,二次项系数改变反映了腐蚀溶液中硫酸盐浓度和氯盐浓度的影响.随硫酸盐浓度增加,混凝土损伤劣化速度加快;复合溶液中氯盐存在,延缓了混凝土损伤劣化速度.为阐明该结果,用TG-DSC-XRD分析了相同W/B水泥静浆在不同腐蚀龄期、腐蚀溶液中的腐蚀产物.     

机制砂混凝土的冻融和盐侵蚀耐久性

对机制砂混凝土进行了冻融循环试验。考虑了三种强度等级(C30、C40、C50)和四种介质(清水、质量分数为5%的氯化钠溶液、质量分数为5%的硫酸钠溶液和5%氯化钠溶液+5%硫酸钠溶液组成的混合盐溶液)。重点考察质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度的变化。结果表明:随着冻融循环次数的增加,四种环境下机制砂混凝土的质量、相对动弹性模量和抗压强度均呈下降趋势;盐的存在加剧了机制砂混凝土在冻融循环过程中产生的表层剥落,却减缓了机制砂混凝土相对动弹性模量的下降;盐溶液种类对机制砂混凝土冻融后质量损失率和相对动弹性模量的影响程度不同,氯化钠比硫酸钠的破坏力强。     

矿物掺合料对高强砂浆抗化学侵蚀性能的影响

研究了矿物掺合料的种类，掺量及掺加方式（单掺、双掺、三掺）对高强砂浆的抗化学侵蚀性能影响。结果表明：在HCl溶液中侵泡6个月时，双掺和三掺矿物掺合料高强砂浆试件的抗压强度损失4．29％－5．63％，而不掺矿物掺合料的砂浆试件强度损失高达14．85％；在Na2SO4溶液和海水中，双掺和三掺矿物掺合料砂浆试件的抗压强度不仅没有降低而且还有一定程度的提高，在此基础上分析探讨了双掺，三掺矿物掺合料显著提高砂浆抗化学侵蚀性能的本质，以期为双掺或在掺高强砂浆的推广和应用奠定了试验和理论基础。     

碳化和纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

分别使用加速碳化和纳米SiO₂溶液浸泡的方式,对由两种强度等级混凝土(C30和C60)获得的再生粗骨料(RCA)进行改性;制备得到不同方式改性的再生粗骨料混凝土(RAC),并进行硫酸盐侵蚀实验.运用抗压强度实验和分光光度计法,分析RAC的宏观力学性能和硫酸根侵蚀深度的变化.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、显微硬度和热重分析(TGA)手段,研究硫酸盐侵蚀后两种改性RAC的界面过渡区(ITZ)微观结构、化学组成和微观力学性能的变化特征.结果表明,RAC的力学性能随着硫酸盐侵蚀龄期的延长先增加后急剧降低.相比而言,纳米SiO₂的火山灰效应和填充效应使制备的RAC水泥水化更加充分,老骨料-老砂浆ITZ更加平整致密,表现出更好的抗硫酸盐侵蚀性能.     

土木工程结构混凝土寿命预测的损伤演化方程

借助损伤力学的原理,通过系统实验,研究了混凝土在冻融与腐蚀条件下损伤失效过程的规律与特点.建立了具有普适意义的混凝土损伤演化方程,提出了损伤速度和损伤加速度的新概念,并提出了一套预测混凝土结构使用寿命的基本方法与理论体系,为重大土木工程结构混凝土的寿命预测提供了一种新方法.此外,通过专门设计的(35%弯曲荷载 冻融)双重因素和(35%弯曲荷载 冻融 3.5%NaCl溶液腐蚀 5%Na2SO4溶液腐蚀)多重因素等耐久性实验,重点研究了国家重点工程润扬大桥的主体结构混凝土的使用寿命预测问题.结果表明,润扬大桥的箱梁、索塔、墩身和锚碇采用高强高性能混凝土以后,其预期使用寿命均能达到100年设计要求.     

氯盐、硫酸盐溶液长期腐蚀下混凝土组成的生态控制

为解决材料与腐蚀溶液的相适应性,用3.5%NaCl溶液、3.5%NaCl与5.0%Na2SO4两种不同的腐蚀溶液对掺有不同工业废渣的生态混凝土进行长期浸泡,测试矿物掺合料含量的变化对混凝土依时扩散系数的影响.以混凝土的服役寿命为目标,确定混凝土中矿物掺合料的最佳掺量.结果表明,材料的种类和掺量以及腐蚀溶液的变化对混凝土服役寿命具有非常显著的影响,矿物掺合料掺量可以用3次多项式进行材料参数的表征;在腐蚀溶液相同,且当掺量均为30%时,粉煤灰混凝土的抗氯离子能力好于矿粉混凝土的抗氯离子能力;在3.5%NaCl溶液中,选用30%粉煤灰混凝土抗氯离子侵蚀能力较好;在3.5%NaCl和5.0%Na2SO4复合溶液中,选用30%粉煤灰和20%矿粉复掺的混凝土更能使混凝土结构耐久.     

外加剂对超高掺量粉煤灰混凝土性能影响研究

分别以氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、磷酸钠和氯化钙五种常见化学试剂作为超高掺量粉煤灰混凝土外加剂,测试了其7 d,14 d,28 d,56 d的抗压强度,并分析对比了各外加剂对超高掺量粉煤灰混凝土强度及水化反应的影响。实验结果表明:在0.5 mol/L浓度下,氯化钙和氢氧化钠组合溶液对粉煤灰混凝土早中后期强度均有明显的提升;而氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠和磷酸钠对其早中期强度有一定的提高,但对后期强度影响不大。     

硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能

针对国内外对硫酸盐腐蚀环境下沥青混合料耐久性能研究甚少的现状,采用干湿循环作用下不同质量分数(2.5%,5%和10%)Na2SO4溶液加速劣化试验,研究了沥青混合料在硫酸盐腐蚀介质中的马歇尔力学性能、高温稳定性和低温抗裂性的变化规律。试验结果表明:沥青混合料在硫酸盐腐蚀环境下的性能衰减较蒸馏水环境下更为严重,且沥青混合料的性能随硫酸盐浓度的增加呈降低趋势;SMA-13沥青混合料的耐硫酸盐侵蚀性优于AC-13沥青混合料;SEM微观分析表明,硫酸盐溶液较蒸馏水更易侵入沥青膜与集料界面,加速水损害,并在干燥环境中结晶膨胀,导致界面强度降低,这是沥青混合料各项性能衰减的主要原因。