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.     

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.     

混凝土在浸泡和干湿循环作用下的抗氯盐侵蚀性能

该文采用自然浸泡和干湿循环试验方法研究了不同浓度氯盐浸泡的混凝土在干湿循环后的盐胀破坏特征。研究结果表明,混凝土经氯盐溶液干湿循环作用后,随干湿循环龄期增加,其抗压强度略有下降,抗折强度下降明显。微观分析发现,经干湿循环作用后,氯离子含量高的溶液对混凝土侵蚀较为严重,全浸泡对混凝土的强度影响较小。     

大温差、大湿差环境下硫酸钠半浸泡混凝土抗压与微观特性

研究了西部大温差和大湿差的自然环境下,早期受5%和10%两种浓度硫酸钠溶液半浸泡28 d、56 d、84 d、112 d混凝土抗压强度。结果表明:与不浸泡试样28 d抗压强度相比,随着半浸泡时间的延长,不同浓度硫酸钠溶液半浸泡试样的抗压强度均呈递减趋势。10%硫酸钠溶液半浸泡试样28 d抗压强度损失达27.2%,半浸泡后期其抗压强度与5%溶液浓度半浸泡试样差别不大。扫描电镜(SEM)和XRD测试结果表明:半浸泡试样暴露于空气中的部分发生了无水硫酸钠结晶腐蚀,这也是半浸泡试样抗压强度降低的主要原因之一。     

氯化钠、氯化镁侵蚀环境对水泥土力学性质影响试验研究

为了研究水泥土在氯化钠、氯化镁溶液侵蚀下的力学效应和侵蚀机理,设计进行了室内氯化钠和氯化镁两种溶液浸泡侵蚀试验。两种浸泡溶液浓度分别有0,1.5 g/L,3 g/L,6 g/L,浸泡时间为7 d,14 d及28 d,浸泡过程中对浸泡溶液的浓度进行定期取样、检测其离子浓度。对浸泡后的试件进行无侧限抗压强度试验,结合浸泡期间侵蚀溶液的离子浓度检测结果,从化学动力学的角度分析水泥土在这两种溶液中的受侵蚀机理。结果表明在浸泡过程中,钠离子、镁离子、氯离子的活跃度依次减小;氯离子的侵蚀效果主要取决于CaCl2·6H2O结晶的生成量;氯化镁溶液中,镁离子和氯离子共同对水泥土产生侵蚀作用,镁离子对水泥土的负面影响大于氯离子。     

西部恶劣自然环境下硫酸钠半浸泡混凝土抗压性能

研究了西部大温差、大湿差的自然环境下,早期受5%和10%两种硫酸钠溶液半浸泡混凝土28d抗压强度.结果表明:硫酸钠溶液浓度越高,半浸泡混凝土28d抗压强度下降越大;10%硫酸钠溶液半浸泡混凝土28d抗压强度比仅自然干湿条件下降27.2%.     

氯盐腐蚀对持荷钢绞线的性能退化的影响

为了研究氯盐环境对预应力混凝土中钢绞线耐久性的影响,进行了持荷钢绞线在不同浓度氯盐溶液环境中加速腐蚀试验。对腐蚀钢绞线试件的质量损失及静力拉伸性能进行研究,分析氯盐溶液浓度对腐蚀钢绞线腐蚀程度及性能退化特性的影响;并提出了钢绞线腐蚀速率计算公式。结果表明:氯盐腐蚀下钢绞线表面呈现片状和带状蚀坑分布,腐蚀钢绞线的屈服荷载和极限荷载分别降低了1.66%~2.51%和3.38%~5.09%,各组试件平均质量损失率为1.42%~3.24%,腐蚀速率为0.040~0.091 mm/a。试验腐蚀条件下钢绞线腐蚀程度与氯盐溶液浓度成正比;但各腐蚀钢绞线的名义弹性模量降低幅度不大。     

西部地区钻井法凿井壁后充填模拟试验研究

针对西部富水弱胶结地层中深立井钻井井筒壁后充填技术难题,开展了壁后充填模拟试验,对充填效果、充填层抗压强度和抗渗性能进行了分析。以可可盖煤矿中央回风立井钻井井筒为工程原型,基于相似理论原理构建了变态模拟试验系统,采用高性能微膨胀充填材料进行了钻井井筒壁后充填模拟试验。研究结果表明,高性能微膨胀充填材料整体置换护壁泥浆效果好,模拟试验各段置换率均达到97%以上,平均置换率为99.0%;充填层固结体3d抗压强度大于10MPa, 28d抗压强度大于30MPa,其强度高、充填固井效果好;在流固耦合作用下,高性能微膨胀充填材料相较于传统水泥浆充填材料有更高的抗压强度和更好的抗渗性能,适宜作为深立井钻井井筒壁后充填材料。但模拟试验也发现,在模型最下部出现少量泥浆沉淀,该段置换效果相对较差。在实际工程充填前,调整泥浆参数、优化泥浆性能可以减少泥浆沉淀,提高工程充填效果。     

氯盐腐蚀对持荷钢绞线的性能退化分析

为了研究氯盐环境对预应力混凝土中钢绞线耐久性的影响,本文进行了持荷钢绞线在不同浓度氯盐溶液环境中加速腐蚀试验,对腐蚀钢绞线试件的质量损失及静力拉伸性能进行研究,分析氯盐溶液浓度对腐蚀钢绞线腐蚀程度及性能退化特性的影响,并提出了钢绞线腐蚀速率计算公式。结果表明：氯盐腐蚀下钢绞线表面呈现片状和带状蚀坑分布,腐蚀钢绞线的屈服荷载和极限荷载分别降低了1.66%~2.51%和3.38%~5.09%,各组试件平均质量损失率为1.42%~3.24%,腐蚀速率为0.040-0.091mm/a。本试验腐蚀条件下钢绞线腐蚀程度与氯盐溶液浓度成正比,但各腐蚀钢绞线的名义弹性模量降低幅度不大。     

硫酸长期腐蚀环境下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物耐久性研究

以工业废弃物赤泥和煤系偏高岭土为原料,水玻璃和NaOH的混合溶液为激发剂制备赤泥-煤系偏高岭土地聚合物(RCG)试件。探究试件养护7 d后在pH值为2的硫酸溶液中浸泡3～112 d耐酸腐蚀性能。试件抗压强度、X射线光谱分析(EDS)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的聚合反应在酸液中浸泡14 d后基本结束,酸性环境下地聚合物发生解聚并在内部结构中形成裂纹,导致其抗压强度随浸泡时间延长而逐渐降低。酸液中不同浸泡时间下RCG的应力应变曲线上升段差异明显,随浸泡时间延长上升段斜率和峰值应力呈先增大后减小的趋势,浸泡过程中弹性模量与抗压强度具有良好的相关性。以复合幂指数非线性模型为基础,并考虑长期浸泡的因素,建立了模型各参数与酸液浸泡时间D(D≥14 d)的关系,为研究硫酸长期腐蚀下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的应力应变曲线提供了新方法。     

石膏-熟料质量比对矿渣充填胶凝材料性能的影响及应用

为研究碱-盐复合激发大掺量矿渣充填胶凝材料的力学特性,设计不同石膏与熟料质量比的充填胶结体强度实验。利用XRD,SEM和TG-DSC等手段,研究净浆试样水化产物种类、微观形貌及质量损失率;基于室内实验研究成果,开展新型充填胶凝材料工业化应用研究。研究结果表明:当复合激发剂掺量为15%、石膏和熟料质量比为1:4,充填体3 d抗压强度最大为1.05 MPa;当复合激发剂掺量为20%、石膏和熟料质量比为3:2,充填体28 d抗压强度最大为8.61 MPa。石膏促使浆体中钙矾石(缩写为AFt)的生成,但掺量过大则影响早期胶凝物质的生成量,后期浆体中水化硅酸钙凝胶(缩写为C-S-H)的钙硅比由1.804降低到1.559,可保证结石体后期钙矾石的持续生成;3 d龄期净浆试样质量损失率从大到小依次为T7,T9和T6,28 d龄期净浆试样质量损失率依次为T9,T7和T6;综合可见,针对大掺量矿渣充填胶凝材料,合理的石膏掺量有助于提高充填体早期强度;但当石膏掺量较大或熟料掺量少时,胶结体早期强度低但有利于后期强度的提高。当熟料质量分数为12%,石膏为3%,矿渣为85%时,充填体3 d抗压强度为2.7 MPa,7 d抗压强度为5.1 MPa,28 d抗压强度达到10.6 MPa,满足金川矿山对充填体强度的要求。     

氯盐侵蚀和冻融循环耦合作用下保温混凝土的耐久性

通过混凝土抗冻性能试验,对保温混凝土(TIC)进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性能研究。本文以质量分数3.5%的氯化钠溶液为冻融介质,对保温混凝土的相对动弹性模量、质量损失率、抗压强度、劈裂抗拉强度及氯离子侵蚀情况进行了测试分析。结果表明:氯盐侵蚀加剧了冻融循环的破坏程度,250次冻融循环后TIC的相对动弹性模量降低至60%以下。随着冻融循环次数的增加,TIC的抗压强度和劈裂抗拉强度与冻融次数呈线性关系。氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下,TIC中氯离子扩散规律满足Fick第二定律。     

新型载盐酸四环素根尖充填材料的制备及其性能

目的:探讨新型载盐酸四环素根尖充填材料(NRFM-THC)制备、理化性能、细胞相容性及其对粪肠球菌的抑制作用.方法:在新型根尖充填材料中添加质量分数为1%盐酸四环素制备NRFM-THC;采用傅立叶红外光谱、X-射线衍射对其表征,并检测其固化时间、抗压强度、抗稀散性和X射线阻射性能;MTT比色法检测其细胞相容性;琼脂糖扩散法及直接接触法检测其对粪肠球菌的抑制作用.结果:NRFM-THC主要成分为羟基磷灰石、羧酸钙盐及氧化锆,固化时间为(11.7±0.6)min,固化1 d及7 d组抗压强度分别为(43.9±4.5)MPa及(69.6±13.5)MPa,X射线阻射值等效于(3.6±0.2)mm纯铝,抗稀散性能良好等;细胞毒性分级为0级或Ⅰ级,符合GB/T 16886.5—2003标准;对粪肠球菌有抑制作用.结论:NRFM-THC具有良好的理化性能、细胞相容性及抑制粪肠球菌性能.     

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.     

利用Box-Behnken实验设计研究化学外加剂组分对水泥砂浆强度的影响

利用Box-Behnken实验设计(BBD)方法研究三乙醇胺、氯盐、还原糖和二元醇4种化学组分对水泥砂浆各养护龄期抗压强度的影响。通过Box-Behnken设计得出能反映化学组分掺量与水泥砂浆强度关系的二次方程。利用实验设计得到的帕雷托图对各化学组分影响水泥砂浆强度提升的有效性进行排序。结果表明:三乙醇胺在水泥砂浆养护3 d前对强度的贡献强于氯盐,而对于28 d强度贡献低于氯盐。还原糖的作用主要体现在3 d前,二元醇及其与三乙醇胺和氯盐的交互作用能显著提高水泥砂浆的28 d强度。     

玻璃粉对混凝土酸侵蚀性能的影响

采用试验方法,研究了玻璃粉替代胶凝材料在不同掺量(0、5%、8%、15%)时对混凝土抗压强度和耐酸侵蚀性的影响。对比了各个试样在5%H2SO4溶液和5%CH3COOH溶液中腐蚀28 d后的质量亏损和抗压强度损失,并采用SEM分析了试样腐蚀后的表面形貌。结果表明,玻璃粉有利于提高混凝土的耐H2SO4和CH3COOH侵蚀性,耐CH3COOH侵蚀差于耐H2SO4腐蚀,H2SO4侵蚀后的试样表面形成了大量石膏,CH3COOH侵蚀后试样表面疏松并出现了大量孔洞和裂纹。当玻璃粉掺量为8%时,试样的耐H2SO4和CH3COOH侵蚀性最佳。     

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...     

钻井废弃物高强度固化处理新技术

为消除钻井废弃物的环境影响并赋予其较高资源化利用潜力,采用改性氯氧镁水泥,对钻井废弃物进行高强度固化处理,优化固化体系各组成比例,用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析固化产物组成及微观结构,并评价其浸出毒性.结果表明:固化钻井废弃物原料组成对其抗压强度有较大影响,最优比例的固化体系,经过压实成型,环境温度下养护,其14 d抗压强度最高可达38 Mpa;胶结材料水化产物中大量的5Mg(OH)2·MgCI2·8H2 O使固化试样产生较大的抗压强度,粉煤灰活性组分反应产物提高了固化物的性能这是晶体共生产生的机械嵌合作用和独特的空间网状结构的结果;固化物浸出毒性符合国家环境标准要求;处理后的钻井废弃物具有较高的抗压强度和环境相容性,处理工业废弃物量高达65.7%.     

富水充填材料蠕变及其硬化体内水分损失特征

为探讨富水充填材料在时效作用下的变形及其硬化体内水分损失特征,本文研究一定水固质量比的富水充填材料在不同应力水平下的蠕变性能,并通过扫描电镜观察、差热-热重分析等实验探讨充填体在蠕变过程前后的形变特征、水分损失及其与外界荷载的关系.结果表明：水固质量比为2.0的富水充填材料失稳破坏的临界应力为1.96 MPa,为其单轴抗压强度的90%；蠕变不会对富水充填材料中结合水含量造成影响；富水充填材料失稳破坏时内部结构发生非结合水的流失,非结合水含量损失相对值与所受荷载水平呈线性正相关关系；非结合水的流失导致结构内部出现更多的空隙,这些空隙在外界荷载作用下会迅速被压密,产生较大变形,导致充填体局部失稳,进而影响采空区的整体稳定.     

盐浸——干湿循环作用后混凝土耐久性对比试验研究

吉林省大安市是松嫩平原土壤盐渍化最严重的地区之一,境内土壤及地表水中易溶盐分量以HCO3-(CO23-)、Na+含量较多,其次为Cl-、SO2-4,以及少量的Mg2+、Ca2+、K+等。为了研究不同易溶盐在干湿交替作用下对混凝土耐久性的影响,在复合盐与干湿交替双重因素作用下混凝土耐久性试验研究的基础上,根据复合盐—干湿循环试验中的基准混凝土配合比与质量分数为15%的复合盐溶液中易溶盐的类型和用量,分别配制了3种单盐溶液与清水,对混凝土进行单盐—干湿循环对比试验。结果表明,在干湿循环条件下,硫酸盐、氯盐与碳酸氢盐均对混凝土材料有较强的腐蚀性,各种有害盐对混凝土的侵蚀破坏作用造成的叠加效应,加剧了混凝土的腐蚀破坏。