干湿交替环境下混凝土受硫酸盐侵蚀劣化机理

通过试验模拟干湿循环作用下混凝土受不同质量分数硫酸钠的侵蚀特点,从不同侵蚀时间后混凝土的表观特征、质量经时变化规律、混凝土中硫酸根离子分布、侵蚀深度、混凝土轴心抗压强度、劈裂抗拉强度经时退化规律、变形经时变化规律等方面全面衡量混凝土的硫酸盐侵蚀损伤特征;讨论硫酸盐溶液质量分数、侵蚀龄期对混凝土损伤累积规律的影响;根据SEM图像分析受蚀混凝土的微观结构特征,揭示了干湿循环和硫酸盐侵蚀共同作用下,不同侵蚀时期后混凝土损伤的演变机理.试验结果表明,在干湿循环作用下硫酸钠对混凝土的侵蚀损伤是侵蚀产物与硫酸盐结晶膨胀共同作用的结果;在侵蚀初期由于晶体的填充密实作用,使得受蚀混凝土的质量、强度与延性增大;随着侵蚀时间的延长,混凝土不仅受到钙矾石、石膏等侵蚀产物的膨胀损伤作用,而且叠加了干湿循环过程中Na2SO4·10H2O的结晶膨胀作用,使得混凝土损伤反复进行并不断累积,加速了混凝土的受蚀劣化速度,质量、强度逐渐降低,脆性变大;由于拉应力的叠加效应,混凝土劈裂抗拉强度对硫酸盐侵蚀损伤更敏感.     

混凝土的硫酸盐侵蚀机理及其影响因素

通过分析混凝土硫酸盐侵蚀反应类型,阐明了混凝土硫酸盐侵蚀机理;通过对混凝土组分、混凝土内部孔隙类型及其分布、侵蚀溶液及混凝土所处的工作环境的研究,探讨了影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素,并在此基础上从降低混凝土组分与硫酸盐反应的活性和改善混凝土的孔隙结构等方面提出了提高混凝土抗硫酸侵蚀能力的思路和途径.     

混凝土的硫酸盐侵蚀机理及其影响因素

通过分析混凝土硫酸盐侵蚀反应类型,阐明了混凝土硫酸盐侵蚀机理;通过对混凝土组分、混凝土内部孔隙类型及其分布、侵蚀溶液及混凝土所处的工作环境的研究,探讨了影响混凝土硫酸盐侵蚀的因素,并在此基础上从降低混凝土组分与硫酸盐反应的活性和改善混凝土的孔隙结构等方面提出了提高混凝土抗硫酸侵蚀能力的思路和途径.     

应力状态下混凝土受硫酸盐侵蚀深度的神经网络预测分析

基于BP神经网络算法,以硫酸盐侵蚀混凝土试验数据为训练样本,建立了考虑硫酸盐侵蚀溶液浓度、混凝土拉压应力水平和侵蚀时间等影响因素的硫酸盐侵蚀混凝土深度的内推与外推预测模型.经验证,该模型具有良好的预测效果,为混凝土受硫酸盐侵蚀的耐久性研究提供了一种有效方法.     

氯盐对灌注桩混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响

复杂盐渍环境多种离子侵蚀灌注桩混凝土等现浇混凝土结构的腐蚀规律研究较少.文中对未经标准养护的混凝土试块进行全浸泡侵蚀试验,模拟混凝土灌注桩受硫酸盐及氯盐共同作用的侵蚀过程,探讨氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响.结果发现,混凝土试块受侵蚀的前7 d,其抗压耐蚀系数均高于1,之后呈现先增大后减小的趋势;侵入混凝土试块中的硫酸根离子随着侵入深度的增加逐渐减小,并且越向深处侵入混凝土内部的硫酸根离子含量衰减速度越快;氯离子的存在抑制了硫酸根离子在混凝土内部的扩散,且加速了硫酸根离子随深度的衰减速度.由于氯离子的先期反应阻碍了石膏型硫酸盐侵蚀发生,从而减少了硫酸盐对于混凝土侵蚀所造成的强度损失,氯盐含量低时效果最明显.     

硫酸盐侵蚀混凝土中硫酸根离子分布的神经网络预测分析

基于BP神经网络算法,以硫酸盐侵蚀混凝土试验数据为训练样本,建立了考虑工作环境条件、硫酸盐溶液浓度、循环次数和侵蚀时间等影响因素的硫酸盐侵蚀混凝土中硫酸根离子沿侵蚀深度分布的内推与外推预测模型.经验证,该模型具有良好的预测效果,为混凝土结构的耐久性研究提供了新的途径.     

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。     

硫酸盐腐蚀环境下CFRP-混凝土界面性能研究

通过10%硫酸钠溶液加速劣化试验,研究CFRP-混凝土粘结界面的力学性能,包括混凝土圆柱体的抗压强度、 CFRP片材的拉伸强度、混凝土的抗压强度及弹性模量.通过CFRP-混凝土粘结界面的单剪试验,研究硫酸钠溶液浸泡对CFRP与混凝土剪切粘结性能的影响,采用SEM和XRF等从微观层面探讨硫酸盐腐蚀机理.研究表明,硫酸钠溶液浸泡对CFRP的拉伸强度无影响;混凝土会受到硫酸盐的侵蚀,侵蚀程度与浸泡时间相关;因树脂的保护作用,10%硫酸盐溶液腐蚀118d对CFRP-混凝土界面的粘结性能基本无影响.     

硫酸盐环境下水泥基材料多场耦合作用损伤分析

研究水泥基材料在硫酸盐-干湿循环-冻融循环-轴压荷载4劣化因素作用下的劣化过程,并采用环境扫描电镜(SEM)分析混凝土微观结构演变机理。结果表明,与单一硫酸盐侵蚀相比,其余因素均加剧了混凝土的损伤程度;强度越高的混凝土表现出较好的抗侵蚀性能,硫酸盐质量浓度越高,混凝土劣化速度越快,相比物理、化学侵蚀,冻融、荷载作用占据主要侵蚀因素;利用SEM对混凝土内部结构进行观测,发现在干湿交替-硫酸盐环境下,混凝土内部生成的硫酸钠晶体不断填充孔隙,当晶体压力达到混凝土抗拉强度时,混凝土产生裂缝至破坏。     

硫酸盐侵蚀与干湿循环下混凝土本构关系研究

为了研究硫酸盐环境下混凝土单轴受压应力-应变关系,对质量分数为10%的Na_2SO_4,10%的MgSO_4溶液中干湿循环作用下的混凝土进行单轴受压试验,分析了硫酸盐溶液种类对混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及应力-应变全曲线的影响,并对损伤层混凝土的力学性能进行分析.结果表明:混凝土应力-应变曲线随侵蚀时间增加呈现扁平,整体右移,硫酸镁溶液中侵蚀300d后损伤层应力-应变曲线上升段轻微上扬,并出现下凹现象.峰值应力在侵蚀前期下降缓慢,在侵蚀240d后快速下降;弹性模量呈现先增大,后降低趋势;峰值应变在侵蚀240d后快速增加,硫酸镁溶液中峰值应变增长较快.通过回归分析,建立了硫酸盐侵蚀与干湿循环作用下混凝土单轴受压应力-应变全曲线方程,并得到了损伤层混凝土应力-应变方程的确定方法.     

硫酸盐侵蚀环境下混凝土双K断裂参数试验研究

为了评估硫酸盐侵蚀环境下混凝土的工作性能并为断裂分析提供依据,采用三点弯曲梁试验方法,研究在硫酸盐侵蚀和干湿循环双重作用下混凝土双K断裂参数等断裂性能的劣化规律.基于断裂力学理论,通过在裂缝尖端表面粘贴应变片来监测裂缝的起裂、扩展和失稳断裂情况,得到在不同硫酸盐侵蚀龄期下试件的P-CMOD曲线.以侵蚀系数为评价指标,采用混凝土双K断裂准则计算构件的失稳韧度和起裂韧度.结果表明:起裂荷载与最大荷载的比值PQ/Pmax大致分布在0.55～0.90,失稳韧度和起裂韧度在侵蚀初期均有较明显的增大,转折点分别为60和30d,之后随侵蚀龄期不断缓慢减小.与失稳韧度相比,起裂韧度受硫酸盐侵蚀因素的影响较敏感.     

Sulfate Attack Resistance of Air-entrained Silica Fume Concrete under Dry-Wet Cycle Condition

Based on the erosion resistant coefficient,the effects of water-cement ratio,air-entrained,silica fume content and sand ratio on the sulfate attack resistance of air-entrained silica fume concrete were studied by orthogonal experiments in order to explore its sulfate attack resistance under dry-wet condition.A more significant model of concrete resistance to sulfate attack was also established,thus this work provided a strategy reference for quantitative design of sulfate attack resistant concrete.The experimental results show that dry-wet cycle deteriorates the concrete resistance to the sulfate attack,and leads to the remarkable declines of concrete strength and sulfate resistance.Air bubbles in the air-entrained silica fume concrete lower and delay the damage resulted from the crystallization sulfate salt.However this delay gradually disappears when most of the close bubbles are breached by the alternative running of the sulfate salt crystallization and the permeating pressure,and then the air bubbles are filled with sulfate salt crystallization.The concrete is provided with the strongest sulfate resistance when it is prepared with the 0.47 water-binder ratio,6.0% air-entrained,5% silica fume and 30% sand ratio.The erosion resistant coefficients K80 and K150 of this concrete are increased by 9%,7%,9%,and 5% respectively as compared with those of concretes without silica fume and air entraining.     

溶液浓度和温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度影响

通过大量试验,采用强度损失、试件的长度变化和重量损失3种判定指标研究了溶液浓度和温度对硫酸盐侵蚀速度的影响。结果表明:侵蚀破坏速度随着溶液浓度增大和温度的提高而加快,但当浓度和温度超过某一数值后继续增加,侵蚀破坏的速度反而减慢。在各种影响因素下,硫酸钠侵蚀破坏的速度比硫酸镁侵蚀快。对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数。     

成型压力和浸泡时间对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

在不同的试验条件下对抗硫酸盐侵蚀进行试验,研究了成型压力和浸泡时间对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响．结果表明：按现有规范规定的成型压力取得的试验结果偏大,对评价侵蚀性能不利,采用振动成型更接近实际情况;随着浸泡时间的延长,混凝土的耐腐蚀性均有所下降,建议延长浸泡时间评价混凝土的抗腐性能．     

硫酸盐侵蚀环境因素对混凝土性能退化的影响

考虑硫酸盐侵蚀的阳离子类型、侵蚀溶液浓度、侵蚀溶液的PH值等环境因素影响，研究了环境因素对受硫酸盐腐蚀的混凝土性能退化的影响，对在不同侵蚀环境下受腐蚀混凝土试件的抗压强度、抗折强度进行了测试，实验结果表明，在腐蚀后期硫酸钠溶液中混凝土强度降低幅度比在硫酸镁溶液中混凝土强度降低幅度大；随腐蚀溶液浓度的增大和pH值的降低，混凝土强度衰减率增大，对各种环境条件下不同腐蚀阶段的混凝土进行了超声声速测试，测试结果表明：随混凝土强度的降低，超声波在混凝土中的传播速度降低，两的变化规律具有一致性，超声声速的变化可以反映不同腐蚀程度混凝土强度的变化情况。     

Deterioration Mechanisms of Sulfate Attack on Concrete under Alternate Action

By micro- and macro-observations, the deterioration mechanisms of concrete under alternate action between repeated sub-high temperature/cooling by water and sodium sulfate solution attack (TW-SA) were studied; meanwhile, the single sodium sulfate solution attack (SA) was also done as comparison. Micro-observations included the analysis of attack products by thermal analysis method and the determination of sulfate-ion content from surface to interior by chemical titrating method (modified barium sulfate grav...     

掺矿物掺合料盾构管片混凝土的高温性能研究

混凝土作为盾构隧道中钢筋混凝土管片结构的关键组成部分,与钢筋混凝土结构的稳定性与耐久性密切相关,而不同矿物掺合料制备的混凝土性能存在差异。在800℃条件下,以所设计的混凝土钢筋保护层厚度处(50 mm)温度达到250℃的时间确定为耐火极限,研究了不同矿物掺合料制备的盾构管片混凝土在高温作用下的性能。结果表明:混凝土试件在经历高温作用时,其中心处的温度变化速率包括成峰,波动和平稳三个阶段。掺加25%矿粉试件(J2)的耐火极限为19 min,爆裂面积为7.06 cm2,测试结果优于纯水泥体系试件(J0)和掺加20%粉煤灰试件(J3)。J0,J2和J3达到耐火极限后冷却36 h的物理力学性能损失率相近:抗压强度损失率约为50%,弹性模量损失率约为40%。此外,J0,J2和J3的超声波声速值约为2.5 km/s。     

Deterioration mechanism of sulfate attack on concrete under freeze-thaw cycles

The experiments of concrete attacked by sulfate solution under freeze-thaw cycles were investigated. The sulfate solution includes two types of 5% Na2SO4 and 5% MgSO4. Through the experiment, microstructural analyses such as SEM, XRD and TGA measurements were performed on the selected samples after freeze-thaw cycles. The corrosion products of the concrete were distinguished and quantitatively compared by the thermal analysis. Besides, the damage mechanism considering the dynamic modulus of elastically of concrete under the coupling effect was also investigated. The experimental results show that, under the action of freeze-thaw cycles and sulfate attack, the main attack products in concrete are ettringite and gypsum. The corrosion products exposed to MgSO4 solution are more than those to Na2SO4 solution. Furthermore, the content of gypsum in concrete is less than that of ettringite in test, and some of gypsum can be observed only after a certain corrosion extent. It is also shown that MgSO4 solution has a promoting effect to the damage of concrete under freeze-thaw cycles. Whereas for Na：SO4 solution, the damage of concrete has restrained before 300 freeze-thaw cycles, but the sulfate attack accelerates the deterioration process in its further test period.