干湿循环下氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀劣化及扩散影响

盐渍土地区地表及地下现浇混凝土结构往往遭受多离子-干湿交替的复合侵蚀作用.利用室内试验条件模拟实际工程中地下现浇混凝土结构复合侵蚀过程.测定了试件的尺寸、质量、抗压强度变化及硫酸盐在不同深度的分布情况,进一步采用SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)及EDS(电子能谱测试)观察了混凝土试样微观结构及物相变化,并对比和分析了干湿循环条件下氯盐对硫酸盐在现浇混凝土中扩散规律的影响.结果发现,干湿及氯盐影响下现浇混凝土硫酸盐侵蚀更为剧烈,干湿条件下复合侵蚀的混凝土试样在腐蚀后期强度显著降低,氯盐影响下现浇混凝土中硫酸盐的扩散和积累速度更快.研究表明,干湿交替下氯盐对硫酸盐腐蚀存在协同加速效应,氯盐促进了硫酸盐在现浇混凝土中的扩散及积累.     

初始损伤对混凝土硫酸盐腐蚀劣化性能的影响

通过试验研究含初始损伤混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环共同作用下的性能,分析了不同初始损伤程度混凝土随腐蚀时间的增加,其质量、超声波传播速度、强度、单轴压缩应力应变曲线以及声发射活动的变化,运用损伤力学对腐蚀损伤进行定量评价和参数拟合,基于声发射特性建立含初始损伤混凝土的腐蚀受荷损伤模型并进一步分析其损伤演化过程,借助环境扫描电镜与电子能谱技术观测分析受硫酸盐腐蚀作用初始损伤混凝土微结构的变化,揭示其损伤机理.试验结果表明,随着腐蚀时间的增加,不同初始损伤程度混凝土的质量、超声波传播速度和强度均呈先增大后减小,初始损伤程度增加会加速混凝土在腐蚀作用下物理力学性能的劣化,其影响存在阈值,分别以抗压强度、超声波速为损伤变量可以建立混凝土的腐蚀损伤劣化方程,并进一步得出不同损伤表达式间的函数关系;相同腐蚀时间下,初始损伤的增加使声发射活动减弱且产生明显的声发射的时间滞后;初始损伤下,基于声发射特性的混凝土损伤演化过程可分为初期压密阶段、损伤稳定演化阶段和损伤加速发展阶段3个阶段;初始损伤的增加使混凝土内部腐蚀反应更为活跃,微裂纹网络体系比无初始损伤状态下更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展,进而改变了混凝土的宏观物理力学性质.     

硫酸盐与冻融复合作用下混凝土劣化规律

采用快冻法对混凝土分别在1%Na_2SO_4,5%Na_2SO_4,5%MgSO_4(质量分数)溶液以及水中的冻融情况进行试验,从混凝土相对动弹性模量、抗压强度、损伤层厚度及损伤层混凝土抗压强度等方面研究混凝土的损伤劣化规律,并结合扫描电镜方法,分析混凝土在硫酸盐和冻融循环作用下的复合损伤机理。研究结果表明:混凝土相对动弹性模量变化呈现快速下降、缓慢下降和快速下降3个阶段;抗压强度变化表现为缓慢下降和加速损失2个阶段。随着冻融次数增加,混凝土损伤层中超声波速降低,损伤层厚度增大,损伤层混凝土抗压强度明显降低,混凝土损伤劣化程度增大。混凝土在5%Mg SO4溶液中冻融破坏严重,抗冻性能最差;在5%Na_2SO_4溶液中,混凝土在冻融循环前期劣化程度比水冻的小,冻融300次后劣化程度比水冻的大;混凝土在1%Na_2SO_4溶液中的劣化情况比5%Na_2SO_4溶液和水中的大。     

抗硫酸盐腐蚀-AAR-氯离子扩散耦合作用对混凝土性能影响研究

按照西宁火车站改造工程需要,为了研究混凝土总含碱量对混凝土在高浓度的碱作用下的物理力学性能劣化与失效规律,在6种混凝土配合比的基础上,按是否掺外加剂、含碱量为1.6％掺入NaOH和不掺入NaOH,共设计了12个试验配合比,分别在常温（20±1）℃和加温（40±2）℃的腐蚀溶液中进行了强度变化、质量变化、长度变化的测试和观察.结果表明：C50强度等级的混凝土配合比完全满足抗硫酸盐腐蚀-AAR-氯离子扩散的耦合作用下工程要求的各项性能指标.     

氯离子对混凝土硫酸盐腐蚀程度的影响

地下混凝土结构在受到荷载作用的同时,还会受到地下水的渗透作用。地下水中常含有硫酸根和氯离子。鉴于它们的腐蚀性,有必要研究这两种离子对地下结构腐蚀程度的影响,尤其是氯离子的存在是否会影响混凝土硫酸盐腐蚀的程度。文中采用非金属超声检测仪和分光光度计分析不同工况下硫酸根和氯离子在混凝土中的渗透规律。结果表明,氯离子含量越高,混凝土受硫酸盐的腐蚀程度越轻。     

硫酸盐介质腐蚀混凝土灌注桩的质量与强度演变

为模拟混凝土灌注桩在硫酸盐渍土环境中侵蚀劣化规律,开展了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀试验,并研究了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化机制.与预制混凝土试件劣化机制进行对比,分析现浇混凝土试件与预制混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化的异同.分析水灰比、硫酸盐溶液浓度对现浇混凝土试件耐久性的影响,通过质量变化率、抗压强度相对值分析现浇混凝土试件劣化规律.结果表明:混凝土质量和抗压强度均呈现先增加后减少的趋势;同一条件下,现浇混凝土试件最先出现了质量和强度损失,损失率分别为0.4%和15%;硫酸盐溶液浓度的增加对现浇混凝土试件劣化规律不明显,而混凝土水灰比越大,现浇混凝土试件更易趋于劣化.     

多盐耦合腐蚀环境下混凝土性能劣化规律

为了探究实际工业化学腐蚀环境对混凝土物理力学性能的影响规律,在氯盐、硫酸盐及镁盐环境下,进行了半浸泡与全浸泡的现场暴露试验,并在室内进行了相应的腐蚀模拟试验,研究不同水胶比、腐蚀质量分数及干湿周期对混凝土质量、抗压强度、动弹性模量及损伤层厚度的影响.结果表明：半浸泡混凝土与室内模拟试验混凝土相对质量、相对动弹性模量、抗压强度均随时间先上升后下降,损伤层厚度随时间持续上升.全浸泡方式对混凝土的劣化损伤远低于半浸泡方式,全浸泡方式延长了半浸泡方式各转折点所需时间.水胶比增大、质量分数提升及干湿周期缩短均促进Friedel盐、钙矾石及氢氧化镁等生成,加速混凝土劣化.腐蚀性离子渗入混凝土的先后顺序为：氯离子、硫酸根离子、镁离子.     

二氧化碳对页岩力学性质劣化规律的影响

针对目前缺少不同相态CO_2对页岩微观结构及力学参数影响规律研究的现状,通过室内岩石-压裂液浸泡测试系统,对不同相态CO_2浸泡后岩石矿物组分、微观结构及力学参数进行了测试。研究结果表明:液态、超临界态CO_2相比较滑溜水对矿物颗粒微观结构的影响更为明显,矿物颗粒之间的孔隙增大4%～15%,易导致页岩宏观力学性质受到劣化影响;不同介质浸泡后页岩力学参数劣化受影响程度排序为:抗拉强度泊松比峰值强度弹性模量,滑溜水浸泡后页岩脆性特征变化不明显,而液态、超临界态CO_2浸泡后页岩脆性增强40%～50%。液态CO_2有利于改善岩石微观孔隙和降低岩石抗拉强度,超临界态CO_2有利于提高微孔隙/裂隙穿透性,提高岩石脆性和降低破裂压力。研究结果为页岩气CO_2干法压裂工艺优化提供了一定的实验支撑和理论依据。     

硫酸盐还原菌对碳钢腐蚀的影响研究

研究了ＳＲＢ在无氧气氛下对碳钢的腐蚀作用，以ＡＰＩ培养基为基础的腐蚀失重试验表明，在接种ＳＲＢ后，碳钢腐蚀速度明显下降，而当加入Ｆｅ２＋离子后，ＳＲＢ的繁殖速度明显加快，且腐蚀速度的增加幅度更大，进一步的研究结果显示，碳钢在此条件下的腐蚀速度与ＳＲＢ的数量和活性并无直接的关系，而主要在于细菌繁殖过程和钢铁腐蚀过程中，在金属表面所产生的铁硫化物膜的性质     

氯盐对受硫酸盐腐蚀混凝土性能的影响

通过单一氯盐环境、单一硫酸盐环境以及氯盐和硫酸盐共同环境中混凝土的浸泡腐蚀试验,测试了不同腐蚀环境中混凝土抗压、抗折强度随浸泡时间的变化规律,采用XRD方法对各腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析,研究腐蚀环境中氯盐的存在对受硫酸盐腐蚀混凝土性能的影响.结果表明,氯盐的存在可延缓混凝土的硫酸盐损伤进程,氯盐浓度越高,延缓效果越...     

水质改性对硫酸盐还原菌生存规律及危害的影响

针对水质改性污水中硫酸盐还原菌(SRB)虽然超标,但并未对生产造成危害的问题,为明确其原因,基于16S rDNA分子生物分析方法,分析了水质改性前后SRB的菌属变化,通过检测原水、改性水及添加不同营养底物的改性水中SRB浓度与活性变化,研究了SRB的生存规律,通过电化学腐蚀速率测定及岩心驱替伤害实验,考察了改性水中的SRB对油田注水系统的影响。结果发现:水质改性对SRB生长繁殖有遴选作用,SRB种属由原水的12个属降为改性后的4个属;改性水中SRB虽然超标(250个/mL),但由于缺少SRB发挥活性的营养底物,SRB活性得到抑制,不产生硫化氢,腐蚀速率小于0.076 mm/a,室内物模实验条件下,注入100 PV含10~2～10~5个/mL SRB的改性水,渗透率保留率大于80%,不会造成明显岩心伤害;改性水中加入营养底物,SRB被重新激活,产生大量硫化氢,腐蚀速率升高。     

季冻区隧道衬砌渐进劣化规律及工程影响

为研究季节性冰冻区隧道服役数年后衬砌混凝土劣化对隧道结构的影响,以隧道温度场测试结果为基础,建立隧道衬砌渐进劣化模型,通过数值模拟研究了隧道结构发生劣化后的工程影响.对甘肃省乌鞘岭隧道群3座不同长度的隧道,采用智能温度记录仪并以小时为监测频率对隧道温度场进行了测试,揭示了季冻区温度日周期正负温交替引起隧道衬砌混凝土经受...     

高温及冷却方式对花岗岩的影响规律分析

实际干热岩开采时储层花岗岩会经历高温-水冷冲击耦合过程。将花岗岩加热并分别进行室温冷却及水冷处理,并进行超声波测试、单轴抗压、XRD、电镜扫描等试验来探究高温及冷却方式对花岗岩损伤特征的影响。发现高温导致花岗岩体积增大、质量降低、纵波波速降低、弹性模量降低、抗压强度减弱等,500℃-700℃下花岗岩的物理力学性质劣化迅速;微观上高温导致微裂缝的生成,水冷处理促进微裂缝的开裂和传播;宏观上水冷花岗岩的物理力学性能始终较低且塑性及延展性特征明显较高。     

酸性环境中富水充填材料腐蚀及劣化机理

为了研究酸性环境对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜、能谱分析及X射线衍射( XRD)等实验手段,分析富水充填材料在酸性环境中浸泡后的宏观性能及微观结构变化,并探讨其腐蚀及劣化机理.结果表明：富水充填材料在pH值为1和3的盐酸溶液中浸泡180 d后抗压强度比标养28 d的强度分别降低88.8%和58%,在pH值为3的硫酸溶液中浸泡后降低68%,pH值为1的硫酸溶液中浸泡后强度降为零;微观实验结果显示随着富水充填材料在硫酸溶液中浸泡时间的延长,试件内部有二水石膏生成,盐酸溶液中试件仅在pH值为1的溶液中浸泡180 d后产生二水石膏;盐酸溶液对富水充填材料的腐蚀主要为H+中和作用下硬化体结构的溶解腐蚀,硫酸溶液对材料的腐蚀为硬化体结构的溶解腐蚀和石膏的膨胀腐蚀;硫酸溶液对富水充填材料的腐蚀作用强于盐酸溶液.     

碳酸盐溶液中富水充填材料的腐蚀及劣化机理

为了研究碳酸根离子对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜观察、X射线衍射分析和红外光谱测试,分析富水充填材料在碳酸钠溶液中浸泡后的宏观及微观结构变化,并对其腐蚀及劣化机理进行探讨.富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后,抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,浸泡90 d 后抗压强度比标养28 d 抗压强度降低72.5%,浸泡28 d后出现泥化现象. X射线衍射图谱显示,富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后有碳硫硅钙石生成,且随浸泡时间延长碳硫硅钙石的生成量增大.红外光谱结果未发现[ AlO6]存在,证实在碳酸钠溶液中富水充填材料硬化体中钙矾石急剧减少,转变为烂泥状的碳硫硅钙石;碳硫硅钙石作为无胶结力物质,会对富水充填材料硬化体造成严重破坏,表明碳酸盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用.     

碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验

通过孔结构、抗渗性和硫酸盐腐蚀试验,研究碱矿渣陶粒混凝土的密实性以及受硫酸盐腐蚀混凝土的退化性能.研究结果表明,对于同种骨料,碱矿渣混凝土的密实性优于普通混凝土;对于同种水泥,陶粒混凝土的电通量较高,其密实性比砾石混凝土的差.混凝土在硫酸盐溶液中浸泡会使混凝土强度先提高再降低,但碱矿渣混凝土强度下降幅度比普通混凝土的小,且碱矿渣陶粒混凝土的下降幅度比碱矿渣砾石混凝土的小.碱矿渣陶粒混凝土具有较好的耐硫酸盐腐蚀能力.     

轧制方式对镁合金生体腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、浸泡质量损失和拉伸测试等手段研究了轧制方式(常规轧制和一道次高应变速率轧制)对镁合金(纯镁,Mg-4Zn,Mg-4Zn-0.3Ca和ZK60)在Hank’s溶液中腐蚀行为的影响.结果表明:与常规轧制态相比,高应变速率轧制态镁合金在长时间浸泡过程中平均腐蚀速率较低,抗拉强度下降幅度较小,耐腐蚀性能明显提高,可归因于晶粒细化、再结晶程度较高、孪晶较少和残余第二相相对粗大等;轧制态合金中第二相较少且较细小,表现为相对均匀的丝状腐蚀.     

混凝土劣化对结构性能的影响

结构耐久性破坏现象普遍而严峻，耐久性研究具有必要性和紧迫性，其中，钢筋锈蚀和冻融循环是造成结构耐久性损伤的2大主要因素。文章针对这2种因素，总结了当前混凝土劣化对结构性能影响的一些研究成果，初步探讨了多因素对结构性能的影响，指出结构耐久性研究应结合材料学科和结构学科2方面进行，从单因素确定性的分析向多因素耦合且不确定性分析转化，在研究结构安全耐久性的同时，应加强结构适用耐久性以及适用耐久性与安全耐久性的耦合问题的研究，侧重研究材料性能的退化对结构构件承载力、刚度和延性的影响。     

典型氯盐环境中富水充填材料腐蚀及劣化机理

研究富水充填材料硬化体在典型可溶性氯盐环境中抗压强度的变化,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X线衍射(XRD)等试验手段,探讨氯盐对富水充填材料腐蚀及劣化机理。研究结果表明:富水充填材料在质量分数为10%的氯盐溶液中浸泡后抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,在氯化钠及氯化镁溶液中浸泡180 d后,试件强度比标养28 d的抗压强度分别降低24.3%及45.5%;富水充填材料在氯盐溶液中浸泡后内部出现氯盐结晶体,富水充填材料在氯盐溶液中浸泡28 d后便有Friedel’s盐生成;富水充填材料对氯离子存在固化作用,但固化水平较低,且氯化镁溶液对富水充填材料有交叉侵蚀作用,表明氯盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用。     

扩散阻挡层对NiCrAlYSi涂层不同条件下热腐蚀行为的影响

利用电弧离子镀技术在DSM11合金基体上制备含或不含扩散阻挡层(diffusion barrier,DB)的Ni Cr Al YSi涂层,对比研究2种涂层在900℃恒温热腐蚀行为和从900℃到室温的循环热腐蚀行为(表面混合盐质量分数为75%Na2SO4+25%K2SO4)。研究结果表明:在恒温热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成了α-Al2O3和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层出现了较多的Kirkendall孔洞,基体与涂层元素的互扩散明显。Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层可有效地抑止基体与涂层的元素互扩散,防护效果比单一Ni Cr Al YSi涂层的效果好。在循环热腐蚀条件下,含或不含扩散阻挡层的Ni Cr Al YSi涂层表面主要生成α-Al2O3、尖晶石、Ti O2和γ/γ′相;腐蚀100 h后,Ni Cr Al YSi涂层内氧化和内硫化现象严重,Ni Cr Al YSi/DB涂层的扩散阻挡层界面易开裂,影响扩散阻挡层的效力,导致涂层体系比单一Ni Cr Al YSi涂层更快失效。