硝酸侵蚀衬砌喷射混凝土中性化过程及机理

以一般大气环境喷射混凝土永久衬砌长大公路隧道为工程背景,开展汽车尾气中氮氧化物对喷射混凝土衬砌结构中性化过程及机理研究。以pH值为2的硝酸溶液为侵蚀介质,对喷射混凝土开展浸泡试验。以侵蚀喷射混凝土的物理力学性能及离子含量为表征指标,分析喷射混凝土中性化过程。采用X射线衍射、热分析及扫描电镜,分析及表征喷射混凝土中性化区的物相组成及微观形貌,研究喷射混凝土中性化发展过程及机理。结果表明,硝酸侵蚀喷射混凝土中性化演化过程可分为中和反应阶段、水化产物分解阶段、混凝土表面剥蚀等3个阶段。期间,喷射混凝土pH值逐渐下降,NO₃^-含量升高。随着侵蚀的进行,水化硅酸钙及氢氧化钙的含量降低,硝酸钙、硝酸型水化氮铝酸钙及高岭石的相对含量增大,微观结构被破坏,中性化速度加快,物理力学性能降低。     

尾矿砂钢纤维喷射混凝土在铁矿巷道中的应用

为了解决铁矿巷道开采过程中采用尾矿砂钢纤维喷射混凝土作为巷道单层衬砌的应用问题,以尾矿砂取代天然河砂作为细骨料配制钢纤维喷射混凝土,并对不同钢纤维掺量的喷射混凝土进行了抗压、抗折、劈拉等力学性能试验,得到了喷射混凝土的最优配比及钢纤维掺量对混凝土的影响.采用ANSYS对铁矿软弱岩层进行数值模拟分析,探讨了最佳衬砌厚度下巷道开挖后的计算结果,通过分析获得了尾矿砂钢纤维喷射混凝土的合理喷层厚度.结果表明,混凝土中钢纤维的掺入量为40 kg/m3时混凝土的力学性能达到最佳,并且混凝土的密实性、耐久性和质量稳定性亦有所加强,但抗压强度的提高不十分明显.     

复杂侵蚀环境下透水混凝土耐久性能试验研究

为适应海绵城市建设对高耐久性透水混凝土的需求,配置了低品质活性矿物掺合料透水混凝土和聚丙烯仿钢纤维（PPTF）透水混凝土两个系列。前期已进行了基本性能研究,在此基础上,继续开展复杂多因素侵蚀环境下耐久性能研究。试验采用侵蚀溶液全浸泡方式,共持续300 d,宏观上测试了抗压强度和抗折强度随侵蚀时间的劣化规律,微观上用SEM观测了胶结层的微观结构、用EDS观测了胶结层的化学组成。复杂侵蚀环境下,透水混凝土微观结构变化规律与其宏观力学性能变化规律基本相符。综合基本性能和耐久性能,择优推荐复掺低品质硅灰和低品质粉煤灰透水混凝土和掺3 kg/m³锯齿形PPTF透水混凝土。这两种透水混凝土基本性能均满足城市既有住区道路、人行道、城市广场、体育场、户外停车场、园林景观道路等轻交通路面的使用要求,同时,又表现出了良好的耐久性能。     

硫酸盐侵蚀喷射混凝土损伤层及微观结构研究

为了研究硫酸盐侵蚀后喷射混凝土表面损伤层厚度变化,采用干湿交替方法,对同配合比模筑混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土进行硫酸盐侵蚀,利用超声波平测法对试件表层声时进行测定,采用回归方法对试验数据进行拟合,得出试件损伤层厚度。结果表明:随着干湿交替次数增加,试件表层超声波波速降低,试件密实度下降,损伤层厚度增大,用损伤层厚度表征试件硫酸盐侵蚀具有较好相关性。而后对硫酸盐侵蚀后喷射混凝土微观结构进行分析,发现喷射混凝土硫酸盐侵蚀破坏方式从初期钙矾石破坏转变为后期钙矾石、石膏复合破坏,且钙矾石及石膏含量随着交替次数的增多而增加;同时,对交替150次喷射混凝土试件进行钻孔分层取粉,对其进行物相分析及热分析,随着深度增加,试件中钙矾石含量先增大后减小继而平稳,但石膏含量持续减小,深度大于12mm时石膏含量为0。     

弯曲应力作用下喷射混凝土抗碳化性能研究-研究生论坛

为了研究隧道喷射混凝土衬砌的碳化规律,采用快速碳化试验方法,研究了不同弯曲应力(0、0.25、0.5及0.75)作用下喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土抗碳化性能,在考虑弯曲应力、钢纤维掺量、施工方式基础上对普通混凝土碳化深度预测模型进行修正。结果表明：混凝土碳化深度服从Fick第一定律,扩散系数随应力水平的增加而增加;喷射混凝土碳化深度明显小于普通混凝土,而钢纤维的加入进一步提高喷射混凝土抗碳化性能。通过对碳化后喷射混凝碳化后力学性能及微观结构进行分析,得出喷射混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度随着碳化深度增大而增大,且喷射混凝土中原始微气孔及裂缝中钙矾石、氢氧化钙等晶体为CaCO3晶体的成核和生长提供有利条件,碳化产物持续生成并阻塞毛细孔,使其密实度增加,力学性能增大。     

混杂纤维喷射混凝土在加固工程中的应用研究

在分析单掺纤维混凝土的优缺点的基础上,结合国内外纤维喷射混凝土研究和应用中尚需进一步解决的问题,在考虑经济性和材料性能并重的基础上,论述选用钢纤维、高弹维纶纤维、低弹聚丙烯纤维,按二元或三元混杂喷射纤维混凝土的可行性,提出在基于纤维间距理论、复合材料理论的喷射混凝土加固技术发展过程中,混杂纤维喷射混凝土力学性能和耐久性能研究和加固工程应用中需解决的关键问题.     

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.     

层布式钢纤维橡胶混凝土力学性能试验研究

按照普通混凝土力学性能试验方法和钢纤维混凝土试验方法的要求,比较了层布式钢纤维橡胶混凝土在立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗压弹性模量、弯拉强度、耐磨性和抗冲击等力学性能方面与普通混凝土、橡胶混凝土和层布式钢纤维混凝土的差别,得出其能够有效提高素混凝土的弯拉强度、变形性能和耐久性能的结论,为其工程应用提供试验数据.     

掺离子侵蚀抑制剂对海工混凝土抗硫酸盐侵蚀性能及其防护研究

针对伶仃洋大桥墩柱混凝土服役于海洋环境中易出现腐蚀的耐久性问题,研究了离子侵蚀抑制剂对暴露在硫酸钠溶液中的矿物掺合料混凝土力学性能退化,离子传输和微结构的影响;另外,还研究了钢管防护对半浸泡在硫酸钠溶液中的混凝土力学性能和微结构的影响。结果表明：硫酸盐干湿循环作用下,掺加适量的离子侵蚀抑制剂制备的混凝土具有良好的孔隙分布(有害孔比例降低),导致硫酸根离子在混凝土中的含量和渗透深度降低。此外,钢管对混凝土的防护显著提高了混凝土抗硫酸盐侵蚀性能(浸泡250 d,耐蚀系数96.93%),其作为隔离混凝土与其周围环境的屏障,减轻了硫酸钠溶液在混凝土上的毛细上升现象,从而消除了盐结晶造成的表层剥落。同时钢管的环箍约束限制了硫酸盐侵蚀引起的基体膨胀,导致孔径分布密实度的增加。     

强碱溶液环境下混凝土力学性能试验研究

通过强碱溶液浸泡环境下普通混凝土和钢纤维混凝土的抗压、抗折强度试验,对比分析了耐碱剂的掺入对普通混凝土和钢纤维混凝土抗压强度、抗折强度、抗压强度腐蚀系数、抗折强度腐蚀系数的影响.结果表明,浸泡时间较短时,强碱溶液对普通混凝土和钢纤维混凝土均有一定的增强作用,但随着浸泡周期的延长,强碱溶液对普通混凝土和钢纤维混凝土均产生一定程度的腐蚀劣化;耐碱剂的加入可以提高普通混凝土和钢纤维混凝土抵抗强碱溶液腐蚀的能力,且掺加耐碱剂的钢纤维混凝土具有较强的抵抗强碱溶液腐蚀的能力.     

酸性水环境下桥梁桩基混凝土的配制与耐久性研究

针对酸性水环境下桥梁桩基混凝土的配制,研究了矿物掺合料、水胶比以及侵蚀溶液pH值对混凝土抗酸侵蚀性能的影响。混凝土的粉煤灰掺量从20%～50%变化,矿粉掺量从35%～65%变化,水胶比分别取0.35、0.39、0.43,酸性水侵蚀环境通过pH值分别为1、2、4的硫酸溶液模拟,抗酸性能通过测定1年龄期的混凝土抗压强度变化率表征。结果表明,降低水胶比有利于提高混凝土的抗酸侵蚀性能;矿物掺合料对混凝土耐酸性能的改善作用与其品种、掺量及模拟侵蚀溶液的pH值大小有关。大掺量粉煤灰混凝土比大掺量矿渣粉混凝土具有更好的耐酸性能。     

尾矿砂聚合物钢纤维混凝土的基本力学性能

针对尾矿砂聚合物钢纤维混凝土的基本力学性能,通过设置不同掺量组合,采用标准方法进行试验.结果表明,当尾矿砂替代率为50%、钢纤维掺量为1. 5%、聚灰比为10%时,尾矿砂聚合物钢纤维混凝土基本力学性能达到相对较高水平,抗压强度较素混凝土提高约15. 45%,抗折强度提高约36. 17%.该新型混凝土在加强混凝土抗压、抗拉和抗剪等力学性能,抗腐蚀和抗碳化等耐久性能的同时,有效解决了铁矿石在加工之后产生的废料所造成的环境污染问题,是一种高效环保的混凝土.     

低掺量纤维素纤维混凝土耐久性试验研究

为提高渠道衬砌混凝土的耐久性,提高输水效率,延长渠道寿命,通过试验对比研究了不同掺量下低掺量纤维素纤维混凝土以及聚丙烯纤维混凝土的早期抗裂性能、抗渗性能和抗冻性能.试验结果表明,低掺量纤维素纤维对混凝土的工作性和力学性能影响不大,相比普通混凝土和聚丙烯纤维混凝土,可以大幅提高混凝土的抗渗、抗裂及抗冻等耐久性能,适合应用于薄板大面积的渠道混凝土衬砌工程.     

亚硝态氮在一维土柱实验中的运移特征研究

以西北地区第四纪黄土为研究对象,选择溴化钠和亚硝酸钠混合溶液作为原始水样,其中溴为示踪剂,研究NO_2~--N在一维土柱实验中的运移特征,实验结果表明:1Br~-与NO_2~-的浓度在流出液中表现出明显不同步的运移特征,示踪剂Br~-在运移过程中受到的影响可以忽略不计,而流出液中NO_2~-的浓度出现较大的延迟,延迟系数为2.5,可见土壤的吸附作用对NO_2~-的运移产生较大影响.2NO_2~-在流出液中的浓度也出现了一些变化,即达到平衡状态后的浓度略低于初始浓度,根据对流出液中pH值的同步监测结果可以认为,在p H值在6~8的土壤环境中,小部分N发生的硝化或反硝化作用使得平衡状态下NO_2~-的浓度出现偏低的状态.因此,除了土壤本身对NO_2~-的吸附作用影响NO_2~-在土柱实验的运移特征外,化学转化也构成了NO_2~-在土柱实验中的一个重要的运移特征.3在本次研究中,由于NO_2~-在运移过程中的特殊变化,电导率在流出液中的监测结果相比于Br~-也出现了一定程度的延迟,因此,在使用电导率进行土柱实验示踪时,应当考虑不同离子存在状态下的电导率的延迟效应.     

美国混凝土硫酸盐侵蚀试验方法评析

指出混凝土硫酸盐侵蚀破坏的本质与其暴露条件如持续浸泡、干湿交替、溶液pH值、质量分数和温度相关．在阐明混凝土硫酸盐侵蚀反应类型和侵蚀机理的基础上，分析实验室5种硫酸盐试验加速途径，评述美国现行5种硫酸盐侵蚀试验方法，指出现行硫酸盐侵蚀试验方法，在测试时间、侵蚀破坏指标、多因素分析和模拟现场侵蚀破坏的有效性方面需要改进．     

S-P混杂纤维对混凝土长期性能与耐久性影响

采用对比的试验方法,研究并讨论了钢纤维、聚丙烯纤维及其混杂对混凝土长期性能及耐久性的影响.研究结果表明,用不同尺度、不同性质的钢纤维与聚丙烯纤维按二元混杂以总体积率0.9%掺入高性能混凝土中,明显改善了水泥混凝土的长期性能,90d干缩值减少36.6%,200d徐变度降低45.4%,并可显著提高混凝土的耐久性能,相对渗透系数降低79.03%,氯离子渗透系数降低30.5%.     

混凝土硫酸盐侵蚀破坏分析与研究

为保障工程安全运行,延长工程使用寿命,将不同配合比混凝土浸泡在不同质量分数的硫酸盐溶液中,探究半浸泡试验条件下混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素和破坏机理.结果表明:侵蚀过程中,试件质量随浸泡时间的增加,呈现先增后减的变化趋势,Na2SO4质量分数越高的溶液,试件的质量损失率越大,试件性能劣化越严重;在半浸泡条件下,混凝土抗压...     

钢纤维高强混凝土的配合比及基本性能研究

探讨了钢纤维高混凝土配合比的设计方法.根据钢纤维高强混凝土的特点和要求配制出3种钢纤维(铣削型钢纤维MF、切断弓型钢纤维BF、剪切波纹型钢纤维SF)高强混凝土,进行了立方体和棱柱体试件的抗压试验及弹性模量试验,分析了水泥浆含量ρp和钢纤维体积率ρf对拌合物工作性及高强混凝土基本力学性能的影响.研究表明:水泥浆含量和钢纤维体积率均是影响高强混凝土拌合物工作性及力学性能的重要因素,所得结果可为进一步研究提供有益的参考.     

南疆地区混凝土结构耐久性现状与影响因素研究

新疆南疆地区土壤盐渍化程度非常严重,气候恶劣,导致许多混凝土建(构)筑物产生混凝土腐蚀、开裂、鼓胀隆起和钢筋锈蚀等耐久性病害,使其在服役期内频繁出现影响正常运行的各种工程问题.通过对南疆地区既有混凝土建(构)筑物的耐久性现状开展实地调研和现场检测,结合工程结构的耐久性病害特征分析,发现影响该地区混凝土结构耐久性能的主要因素有:(1)盐渍土腐蚀和盐水侵蚀;(2)冻融破坏;(3)干湿循环作用;(4)盐渍土地基的盐胀和冻胀作用.通过采取增厚混凝土表面沥青胶泥防腐涂层厚度或使用环氧树脂防腐涂料、提高混凝土密实度、使用钢筋阻锈剂、采用强夯法、设置止水带或敷设防渗膜等工程措施,可最大限度地减小或者消除盐渍土腐蚀和盐水侵蚀以及盐渍土地基的盐胀和冻胀作用,切实提高本地区混凝土结构的耐久性能.     

碳化环境下钢纤维混凝土基本性能试验研究

以混凝土强度等级、钢纤维体积率、碳化时间为变化参数,进行了碳化环境下混凝土、钢纤维混凝土和钢纤维高强混凝土试件的基本性能试验,测试了不同碳化时间混凝土和钢纤维混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度以及碳化深度,探讨了钢纤维对混凝土碳化性能的增强机理.研究结果表明:混凝土强度等级、碳化时间等对钢纤维混凝土的基本力学性能和碳化深度具有较为显著的影响,高强钢纤维混凝土具有较高的抗碳化能力;钢纤维体积率对钢纤维混凝土的抗碳化性能具有一定程度的影响.