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.     

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...     

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。     

硫酸盐侵蚀对混凝土微观形貌的影响

硫酸盐是一种危害性较大的侵蚀性介质,是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一.研究硫酸盐对混凝土微观结构的影响具有重要意义.通过扫描电镜试验研究分析了浸泡时间、硫酸盐溶液类型、混凝土强度等级对混凝土微观形貌的影响.结果表明,同等级混凝土浸泡在相同浓度下的不同溶液中,以硫酸钠和硫酸镁复合溶液侵蚀破坏程度最为严重;氯离子的存在可以减轻混凝土受硫酸盐腐蚀的破坏程度;相同浸泡条件下,C40混凝土受硫酸盐侵蚀最为严重.     

荷载-干湿交替-硫酸盐耦合作用下混凝土损伤过程

研究了弯曲荷载-干湿交替-硫酸盐三因素耦合作用下的混凝土损伤劣化过程,采用环境扫描电镜(ESEM)观察了耦合作用下的混凝土微观结构演变过程.结果表明,与单一硫酸盐侵蚀相比,弯曲荷载和干湿循环都加剧了混凝土在硫酸盐溶液中的损伤程度,但干湿循环的加速损伤作用更加明显.三因素耦合作用时,当荷载率低于40％时,干湿循环是加速混凝土损伤劣化的主要因素;而当荷载率达到60％时,荷载引起的力学损伤是导致混凝土劣化的主要因素.试验还表明,在荷载-干湿交替耦合作用下,混凝土强度等级越高其抗硫酸盐侵蚀能力越强,硫酸盐浓度越大混凝土损伤越明显,粉煤灰和矿粉等矿物掺合料可显著提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力.     

腐蚀方式对灌注桩劣化及硫酸盐扩散规律影响

利用室内试验模拟盐渍土地区混凝土灌注桩的腐蚀过程,对比研究灌注桩混凝土在半浸泡及全浸泡腐蚀环境下的劣化过程及硫酸盐扩散规律.通过室内试验制备现浇混凝土试样,采用人工腐蚀环境,分别模拟全浸泡及半浸泡腐蚀作用方式下混凝土灌注桩的腐蚀过程,测定混凝土试件在1、3、6、9个月等不同腐蚀时间的尺寸、抗压强度变化及硫酸盐扩散深度,分析两种腐蚀作用下灌注桩现浇混凝土的劣化过程及差异,并探讨不同腐蚀方式对灌注桩混凝土中硫酸盐扩散的影响规律.结果显示,半浸泡与全浸泡腐蚀的灌注桩混凝土劣化过程差异显著;半浸泡的混凝土劣化速度显著快于全浸泡混凝土,强度损失也更严重;半浸泡混凝土同时遭受硫酸盐的化学及结晶腐蚀,液面附近表面发生较为严重的脱落并发生一定程度的膨胀;液面以上混凝土硫酸盐的扩散速度显著高于全浸泡下混凝土中硫酸盐的扩散.研究表明,灌注桩中处于地下水位活动范围的混凝土在硫酸盐腐蚀下的劣化速度较快,在较短时间内发生严重的损伤;全浸泡现浇混凝土则由于其环境较稳定,主要受到硫酸盐的化学侵蚀,损伤过程较慢.因此,在混凝土灌注桩抗硫酸盐腐蚀设计中,应重点考虑地下水位附近桩体混凝土的抗蚀性能.     

SO2-4存在下水泥基复合材料力学性能研究

以内掺复合掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在硫酸盐溶液中进行一百次干湿循环后,以抗折强度和抗压强度的变化来说明硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响.结果说明混凝土试件的抗折强度比抗压强度更敏感,能够更好地反映混凝土试件的破坏程度;在干湿交替的水侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土和抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的硫酸盐侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土.在硫酸跟浓度小于5000mg/L的硫酸盐侵蚀环境中,可以选择使用抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,加入复合掺和料的混凝土能够更好地发挥抵制恶劣环境的作用.通过硫酸盐侵蚀机理分析说明加入辅助胶凝材料能够有效的提高盐渍土地区混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力.     

SO_4~(2-)存在下水泥基复合材料力学性能研究

以内掺复合掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在硫酸盐溶液中进行一百次干湿循环后,以抗折强度和抗压强度的变化来说明硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响.结果说明:混凝土试件的抗折强度比抗压强度更敏感,能够更好地反映混凝土试件的破坏程度;在干湿交替的水侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土和抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的硫酸盐侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土.在硫酸跟浓度小于5000mg/L的硫酸盐侵蚀环境中,可以选择使用抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,加入复合掺和料的混凝土能够更好地发挥抵制恶劣环境的作用.通过硫酸盐侵蚀机理分析说明:加入辅助胶凝材料能够有效的提高盐渍土地区混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力.     

饱水混凝土中硫酸根离子扩散-反应模型研究

针对硫酸盐环境下混凝土的劣化问题,本文从腐蚀机理出发,采用Fick第二定律,考虑硫酸根离子在混凝土中扩散的曲折度,结合水泥水化、腐蚀产物填充和材料损伤度对孔隙的影响建立了硫酸盐侵蚀下混凝土的扩散-反应模型;开展了3种水灰比的混凝土在2种浓度的硫酸盐侵蚀条件下的浸泡腐蚀试验,并与模型计算结果对比分析。结果表明：模型计算值与试验实测值基本一致;相同浓度下,水灰比越大混凝土内部同一截面硫酸根离子含量越高;水灰比一样的混凝土,侵蚀浓度越高腐蚀产物填充孔隙周期越短,相同周期内侵蚀深度越大。最后通过建立的混凝土受硫酸根离子侵蚀的最大深度预测模型,可见硫酸盐侵蚀混凝土的最大侵蚀深度随着侵蚀龄期的延长而逐渐变缓,后随着腐蚀产物对混凝土产生损伤,扩散速率加快,侵蚀深度变大。     

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.     

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.     

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.     

硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的改善作用

将水泥净装试件在5%N、50;溶液中长期浸泡,用试件强度随浸泡时间的变化和试件中物相的XRD分析,研究了硅灰对水泥净泉抗硫酸盐侵独性能的影响。在N气S久溶液侵性下,普通硅酸盐水泥净装试件强度随浸池时间先增长,然后急剧降低;外观和XRD相分析表明,其原因是由于形成了膨胀性钙矶石,造成试件开裂破坏;加入硅灰的水泥净菜试件强度损失明显减小,尤其是抗折强度没有降低,其抵抗强度下降系数还略有增加;原因是由于硅灰的稀释作用和火山灰效应减少了水泥净泉中Ca(OH):的量,从而降低了水泥净莱试件在硫酸盐溶液侵蚀下形成的膨胀性钙矶石的量。因而,硅灰时水泥混凝土杭硫酸盆侵独性能有改善作用。     

硅酸根电迁移反应法处理砂浆的耐久性

为提升砂浆的耐久性,用硅酸根电迁移反应法处理砂浆。通过对比试验,研究了基准砂浆、去除表面涂层的被处理砂浆、带有表面涂层的被处理砂浆试件的抗碳化、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子扩散和抗钢筋氯离子腐蚀的耐久性能。应用扫描电子显微镜(SEM)与压汞仪(MIP)研究了硅酸根电迁移反应法影响砂浆耐久性的微观作用机制。结果表明:砂浆试件的抗碳化、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子扩散与抗钢筋氯离子腐蚀的耐久性能由小到大的顺序为:基准砂浆、去除表面涂层的被处理砂浆试件、带有表面涂层的被处理砂浆试件;硅酸根电迁移反应法对耐久性的提升作用缘于它能致密化砂浆并生成表面涂层的双重效果;由于生成的表面涂层较薄,且含有众多微米级孔隙,使表面涂层对砂浆耐久性影响减弱,砂浆致密化在耐久性的提升中起主要作用。     

电脉冲下矿物掺合料对砂浆硫酸盐侵蚀的影响

通过对掺与不掺矿物掺合料的水泥砂浆分别在电脉冲和浸泡条件下进行外观和强度比较,研究了电脉冲作用下矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜和能谱仪对试件内部进行了微观结构分析.试验结果表明:电脉冲加速了外部SO_4~(2-)向砂浆内部迁移,SO_4~(2-)与水泥水化产物反应生成大量钙矾石,使得试件短时间内出现明显的开裂、脱落以及强度损失;矿物掺合料改善了砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越高改善效果越明显,然而在电脉冲作用下掺矿物掺合料的砂浆仍受到明显的硫酸盐侵蚀.可见,电脉冲加速了硫酸盐侵蚀,这为快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能提供了新的思路.     

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀模型

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀破坏是一种常见的混凝土破坏形式,研究混凝土抗硫酸盐腐蚀破坏对于混凝土工程具有重要意义。混凝土在硫酸盐溶液中受腐蚀的过程是一个循序渐进的过程,这个过程包括固液界面的表面吸附、硫酸盐溶液的扩散过程以及硫酸盐在混凝土试件内部的化学反应和物理结晶等物理化学过程。研究表明:可以采用Fick第二扩散定律来描述硫酸盐在混凝土中的扩散过程;硫酸盐溶液中,混凝土试件的固液相界面处发生物理吸附和化学吸附,并存在表面化学反应。     

Numerical Analysis of Moisture Influential Depth in Concrete and Its Application in Durability Design

Determining the moisture influential depth in concrete under drying-wetting cycles is of great interest for investigation of chloride ion transport and thus the initiation of reinforcement corrosion. In this paper, the moisture transport processes during drying and wetting are modeled by diffusion and absorption. A predictor-corrector implicit scheme of finite difference method is used to solve the partial differential equations. The stability of moisture influential depth is then analyzed with the available numerical tool for both initially saturate and unsaturated concretes. The concept of equilibrium time ratio is proposed for drying-wetting cycles by the balance between water loss and intake during drying and wetting. According to this time ratio, drying-wetting cycles are classified into drying-dominated, wetting-dominated, and equilibrium ones. For drying-dominated cycles, the drying front will penetrate gradually into material while the influential depth is determined by wetting; for wetting-dominated cycles, the wetting front will progress into material while the influential depth is determined by drying. This classification has strong engineering implication and can give a more rational division of convection and diffusion zones of chloride ion transport. The case of concrete in marine splash zone is investigated to illustrate the application of influential depth in durability design of concrete structures.     

不同环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀类型和机理

硫酸盐侵蚀直接影响建筑结构的耐久性,不同侵蚀环境下硫酸盐侵蚀类型和机理不同.根据硫酸盐侵蚀介质种类、侵蚀机理,按照腐蚀产物稳定存在的碱性条件将水泥基材料硫酸盐侵蚀划分为5种类型:钙矾石型、石膏型、镁硫型、碳硫硅酸钙型和盐类析晶型.阐述了5种典型硫酸盐的侵蚀环境、侵蚀机理和存在的异议.     

硫酸盐侵蚀下混凝土的非经典非线性效应变化

混凝土由于受硫酸盐侵蚀和干湿循环作用,内部出现微损伤,性能发生劣化.目前国内外针对结构混凝土硫酸盐侵蚀和干湿循环作用对结构混凝土的损伤失效的研究都集中在力学性能方面,关于损伤和劣化规律特别是无损检测的实验研究较少.混凝土无损检测技术一般采用线性超声方法,用非线性声学方法检测混凝土损伤和劣化规律的研究才刚刚起步.岩石、混...