氯盐、杂散电流共同作用下水泥基材料中硫酸根离子迁移行为的研究

通过加载杂散电流,以硫酸钠、硫酸钠-氯化钠作为腐蚀溶液,模拟地铁主体结构(钢筋混凝土)所处腐蚀环境。采用3%NaCl+5%Na_2SO_4复合腐蚀溶液,研究电场作用下水灰比对硫酸根离子迁移行为的影响,通过在5%Na_2SO_4腐蚀溶液中掺加不同量的氯化钠,探究氯盐掺量对硫酸盐侵蚀过程的影响。采用硫酸钡质量法测定硫酸根离子的含量,并运用XRD、DTG微观测试技术分析硫酸根离子的侵蚀机理。结果表明:杂散电流作用下,随着水灰比的增大,侵入净浆试件中的硫酸根离子含量增加;腐蚀溶液中氯盐掺量的增加,使试件内部的硫酸根离子含量降低,并且氯盐、杂散电流共同作用下硫酸盐对试件的侵蚀破坏是钙矾石和石膏共同作用的结果。     

混凝土中氯离子–硫酸根离子耦合传输模型

针对氯盐–硫酸盐耦合作用环境下混凝土及其结构的耐久性退化问题,根据硫酸根离子扩散反应机理及氯离子吸附结合机制,利用Fick定律及质量守恒定律,建立了混凝土中氯离子–硫酸根离子的耦合传输模型;以水泥砂浆替代混凝土,开展了混凝土圆柱体试件在单一氯盐、单一硫酸盐及复合氯盐–硫酸盐溶液中的浸泡腐蚀试验,测试了不同浸泡时间时试件中氯离子和硫酸根离子含量,并与模型计算结果进行了对比分析。结果表明,模型计算结果与实验测试结果基本一致;耦合传输过程中氯离子和硫酸根离子之间存在相互抑制作用,且复合溶液中试件内氯离子和硫酸根离子含量分别低于单一氯盐和单一硫酸盐溶液中试件的氯离子和硫酸根离子含量。     

氯盐对水泥-石灰石粉胶凝材料硫酸盐侵蚀的影响研究

通过Na2SO4溶液和Na2SO4 NaCl复合溶液的长期浸泡腐蚀试验,研究了氯盐对水泥-石灰石粉胶砂试件受硫酸盐侵蚀破坏的影响。结果表明,氯盐缓解了水泥-石灰石粉胶砂试件的硫酸盐破坏。在硫酸盐的单独侵蚀下,试件的劣化是因石膏膨胀和水化产物分解的共同作用造成的;在硫酸盐 氯盐共同作用下,试件早期破坏主要是因石膏结晶引起体积膨胀造成的,后期破坏则主要由石膏以及CaAl2(CO3)2(OH)4.6H2O和氯铝酸钙分解和CaCl2溶解的共同作用所造成,并导致腐蚀的加剧。     

海洋浪花飞溅区混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

对混凝土试件进行海边暴露试验,研究海边浪花飞溅区域混凝土硫酸盐侵蚀试验,利用分光光度计法测定硫酸根离子的含量。试验结果表明,混凝土中总硫酸根离子浓度随着腐蚀龄期的增加而升高,但后期增加幅度逐渐降低;混凝土中总硫酸根离子浓度因水胶比、水泥用量不同而不同;掺加矿物掺合料可以明显改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。     

基于SO42-吸附与反应的硬化水泥基材料中Cl-传输与固化机制

通过自行设计的离子空间传输试验装置,分析研究了硫酸盐和氯盐的空间传输性能,并通过测试硫酸盐和氯盐共存时产物的组成和形貌,分析硫酸根离子对氯离子固化行为的影响。结果表明,在SO42-与Cl-共存的情况下,Cl-在不同时间和空间传输量较纯溶液时均有减小,说明SO42-会阻碍Cl-的传输;SO42-与Cl-均可与水泥基材料的水化产物发生反应,其中SO42-反应生成AFt,Cl-反应生成Friedel盐,当两者共存时,Friedel盐生成量减少,说明SO42-会减弱Cl-的固化能力,从而减弱混凝土结构中氯盐的腐蚀破坏程度。     

半浸泡硫酸盐环境中混凝土损伤表征及寿命预测

通过抗压强度、表面硬度、离子分布和微观分析方法表征硫酸盐半浸泡环境中混凝土试件的性能变化,研究了混凝土硫酸盐侵蚀机理,分析计算了硫酸根离子含量、表面硬度和抗压强度之间的关系,并建立了简易寿命预测模型。结果表明:混凝土硫酸盐侵蚀包括物理结晶破坏和化学反应破坏;混凝土内部硫酸根离子含量越高的区域,表面硬度越低,二者之间存在线性关系;混凝土表面硬度与抗压强度存在一定的线性关系。     

基于膨胀历程的水泥基材料硫酸盐-氯盐复合侵蚀的等效加速评价

基于长期浸泡与干湿循环制度下膨胀历程的相似性,对水泥基材料在硫酸盐-氯盐复合侵蚀下的等效加速评价进行了研究。结果表明,干湿循环制度宜作为评价硫酸盐-氯盐复合侵蚀下的加速评价方法;干湿循环的加速作用随着试件水灰比的增大而增强,且砂浆试件中的加速作用相对较弱;复合盐溶液中氯盐的存在削弱了干湿循环对硫酸盐侵蚀的加速作用,其削弱程度与试件的水灰比、试件的类型有关,其中试件类型的影响更为显著。     

不同类盐蚀对混凝土相对动弹性模量的影响

盐离子侵蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。在实际工程结构中,不同盐类对混凝土耐久性的影响存在明显差异。通过试验证明在干湿交替环境下,硫酸盐的侵蚀破坏程度大于碳酸氢盐以及氯盐,而且硫酸盐的侵蚀破坏时间将比碳酸氢盐侵蚀破坏提前10%,比氯盐侵蚀破坏提前33%。根据试验建立了混凝土在不同类盐蚀环境下相对动弹性模量与侵蚀时间的函数关系。     

硫酸盐侵蚀混凝土扩散理论模型研究进展

硫酸盐侵蚀混凝土是研究混凝土结构耐久性的主要问题之一。混凝土内部的硫酸根离子与水泥水化产物发生反应形成石膏和钙矾石,这些可能会影响混凝土内部的孔隙结构的变化和造成结构损坏。从硫酸根离子进入混凝土内部的扩散机理来阐述硫酸盐侵蚀混凝土的研究进展,介绍了国内外典型扩散理论模型的提出,分析了现有理论模型所存在的问题,并提出硫酸根离子扩散过程中的随机性。     

硫酸盐对氯离子在地下结构混凝土中传输过程的影响

基于地铁工程混凝土实际配合比,进行了水灰比为0.35的双掺(粉煤灰、矿渣)混凝土试件在四种不同浓度的氯盐-硫酸盐复合溶液中的浸泡腐蚀试验,测定了氯离子含量随深度与时间变化的分布以及混凝土结合氯离子能力,运用XRD测试方法对混凝土微观组成试验前后的变化进行了分析。试验结果表明:单一氯盐情况下溶液浓度越高,侵入混凝土中的氯离子含量越多;硫酸根的存在,能够抑制氯离子侵入混凝土,且硫酸根浓度越高,该抑制作用越强;硫酸根离子能够显著降低水泥材料对氯离子的结合作用,并且氯离子结合量变化幅度受其浓度影响较大。XRD测试结果表明,硫酸根影响水泥材料结合氯离子能力的原因在于其反应生成钙矾石,消耗了C3AH6的含量,释放了部分固化的氯离子。