硫酸盐对混凝土腐蚀研究

对普通混凝土和高强混凝土在5.0%Na2SO4(质量分数,下同)、10%MgSO4溶液以及青海盐湖卤水溶液中的损伤失效规律、特点进行研究。结果表明:混凝土在Na2SO4溶液中浸烘循环腐蚀破坏,SO42-导致混凝土产生膨胀性破坏;其损伤劣化包括3个阶段:初始劣化段、性能改善段和性能劣化段。混凝土在MgSO4溶液、青海盐湖卤水中浸烘循环腐蚀损伤,腐蚀溶液中的SO42-和Mg2+共同作用导致混凝土产生剥落型破坏;其相对动弹性模量和重量随腐蚀时间先下降,后稳定,最后加速下降。此外,用SEM、能谱和XRD分析了混凝土在硫酸盐腐蚀作用下的腐蚀产物。     

带初始损伤混凝土受硫酸盐侵蚀劣化的机理分析

通过测量混凝土的质量变化量和相对动弹性模量,研究了带初始损伤混凝土在干湿循环作用下受硫酸盐侵蚀的劣化规律,同时利用压汞法(MIP)、扫描电镜(SEM)和电子能谱技术(EDS),探究分析了含初始损伤混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的孔结构和腐蚀产物组分的变化.结果表明:随着初始损伤度的增加和水灰比的增大,混凝土受硫酸盐腐蚀劣化加剧;损伤度为20%的混凝土受硫酸盐侵蚀150d后的相对动弹性模量降低至12.3%,试件部分表面剥落;大掺量矿渣混凝土抗硫酸盐侵蚀能力提高;随着腐蚀时间的增加,混凝土孔隙率增大,大孔数量增多;高水灰比混凝土内部腐蚀产物主要是石膏,低水灰比混凝土内部腐蚀产物主要是钙矾石.     

粉煤灰对轻骨料混凝土抗硫酸盐腐蚀的影响

进行了硫酸钠溶液腐蚀与浸烘循环的双因素共同作用下轻骨料混凝土耐久性试验,研究结果表明:在腐蚀环境中,轻骨料混凝土性能的总体趋势随时间推移而衰减,溶液浓度与腐蚀的力度成正向关系。在其他条件相同的情况下,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土强度耐蚀系数和相对动弹性模量逐渐提高,在粉煤灰掺量为40%时,出现从增至减的转折点。     

硫酸盐干湿循环作用内养护混凝土损伤研究

在硫酸盐干湿循环环境下,测试了混凝土抗压强度、相对动弹性模量、自由硫酸根和总硫酸根离子含量,结果表明:高吸水树脂会加速高水灰比混凝土强度下降速度,延缓低水灰比混凝土强度下降速度;相对动弹性模量呈现先下降后上升再下降的趋势,高吸水树脂延缓了混凝土相对动弹性模量下降的初始时间;掺加高吸水树脂后,混凝土自由和总硫酸根离子含量均增加,混凝土硫酸根离子反应量相应降低;降低混凝土水灰比有助于提升混凝土抗硫酸盐腐蚀能力,但其硫酸根离子反应量相应增加。     

硫酸盐和冻融循环耦合作用下活性粉末混凝土物理力学性能研究

为了评价活性粉末混凝土耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用的性能,本文通过试验测定了不同耦合循环次数下,普硅活性粉末混凝土(P)和高抗活性粉末混凝土(GP)的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗压强度耐腐蚀性系数等物理力学性能指标,并研究了粉煤灰和矿粉替代量对活性粉末混凝土耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用的影响。试验结果表明,P和GP的质量损失率随耦合循环次数的变化幅度较小,而相对动弹性模量、抗压强度和抗压强度耐腐蚀性系数都随耦合循环次数的增大出现先增大后减小的趋势,当耦合循环次数分别为9次和6次时,P和GP的抗压强度分别达到最大值168.65MPa和157.69MPa;粉煤灰的掺入能明显改善混凝土的耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用,且当掺量为30%时改善效果最好;矿粉的加入也能改善混凝土的耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用;相比于相对动弹性模量,抗压强度更适合评价活性粉末混凝土的耐硫酸盐和冻融循环耦合破坏作用的性能。     

海水侵蚀环境下再生混凝土的损伤劣化研究

采用浸-烘循环的试验方法,对不同粉煤灰掺量的再生混凝土进行了海水腐蚀试验,研究了再生混凝土的抗压强度、相对动弹性模量及质量损失率随腐蚀时间的变化规律。结果表明:粉煤灰掺量为40%的C30与C40级再生混凝土与同强度等级的再生混凝土相比,均有较强的抗海水侵蚀的性能。同时,建立了海水侵蚀环境下再生混凝土的损伤劣化模型。     

浸-烘循环作用下橡胶水泥混凝土的性能研究

通过试验，研究了橡胶水泥混凝土在水或Na2SO4／NaCl复合盐溶液中长期浸泡以及在常温浸泡、55℃烘干的浸-烘循环作用下其相对动弹性模量、抗压强度、抗弯强度的变化以及混凝土中的氯离子浓度分布，分析了橡胶水泥混凝土性能劣化的机理．研究表明：橡胶水泥混凝土长期浸泡在水或复合盐溶液中的性能与对比混凝土相当，但在浸-烘循环作用下，橡胶水泥混凝土的性能随循环次数的增加逐渐劣化，复合盐溶液的作用又进一步加剧了橡胶水泥混凝土性能的劣化．因此，橡胶水泥混凝土不宜应用于长期处于干湿交替、干热或有硫酸盐腐蚀的环境中．     

干湿交替作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

研究了干湿交替-硫酸盐溶液耦合作用下混凝土的损伤过程,以混凝土相对动弹性模量的变化来表征混凝土内部的损伤程度.采用环境扫描电镜(ESEM)分析了干湿交替与硫酸钠溶液作用下混凝土的微观结构.结果表明,与自然浸泡硫酸盐溶液腐蚀方式相比,干湿交替作用加剧了混凝土在硫酸盐溶液中的损伤程度:干湿循环早期,硫酸盐对混凝土有填充空隙缺陷的作用.同时试验表明,水胶比对混凝土的相对动弹性模量有重要影响:矿物掺舍料的加入能显著提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力.     

高温对高炉矿渣混凝土力学性能的影响试验研究

为了研究高温对含有高炉矿渣的混凝土的性能的影响,采用其占比分别为水泥质量的0,10％、30％、50％时,所制备混凝土试件在150~700 ℃下的高温试验,测定了混凝土的质量损失、碳化深度、残余抗压强度和弹性模量。结果表明,随温度升高,混凝土试样的质量损失和碳化深度逐渐增加,且矿渣掺杂量越多,质量损失和碳化程度越大。此外,混凝土试样的抗压强度和弹性模量随温度升高而降低,10%矿渣掺量的混凝土试样的相对抗压强度值最高,高掺量矿渣的相对弹性模量低于低掺量的混凝土试样。     

硫酸盐腐蚀与疲劳荷载联合作用下混凝土劣化特性

通过硫酸盐腐蚀与疲劳荷载叠加试验,测试了腐蚀疲劳破坏过程中道路混凝土的抗弯拉强度、相对动弹性模量以及饱和面干吸水率,分析了不同腐蚀阶段水化产物的微观结构,同时引入叠加效应系数K对硫酸盐腐蚀与疲劳荷载损伤叠加效应进行表征.结果表明：由于受到疲劳荷载的作用,硫酸盐溶液中的道路混凝土无强度增长,且腐蚀疲劳因子随着时间的增加而迅速降低;硫酸盐腐蚀膨胀产物引起的微裂纹与疲劳荷载产生的裂缝是道路混凝土腐蚀疲劳损伤的主要原因;通过K值的计算,表明了腐蚀损伤和疲劳损伤之间存在相互促进效应.     

不同粗细骨料组合下的混凝土耐硫酸腐蚀研究

为比较不同粗细骨料组合对混凝土耐硫酸腐蚀性能的影响,对水灰比为0.45、尺寸为100×200的4种骨料组合（青石+黄砂,青石+大理砂,大理石+黄砂,大理石+大理砂）混凝土试件进行耐硫酸加速腐蚀试验。将混凝土试件浸泡于pH值为0.95左右的硫酸溶液中进行为期194 d的12次跟踪监测,根据检测数据计算得到了混凝土的腐蚀深度,按线性方程斜率从大到小对4种骨料组合混凝土硫酸腐蚀速率进行了排序。结果表明:含有大理石或大理砂骨料的混凝土比含青石和黄砂骨料的混凝土耐硫酸腐蚀性能高;腐蚀层受扰动情况下,腐蚀深度与腐蚀时间呈线性关系;大理石细骨料比大理石粗骨料更有利于减小腐蚀深度。     

冻融循环作用下混凝土的硫酸盐应力腐蚀特性

在质量分数为5.0%的MgSO4溶液条件下,采用快冻法和常温腐蚀方法研究了高强混凝土(High Strength Concrete,HSC)、大掺量矿物掺合料混凝土(High-Volume Mineral AdmixtureConcrete,HVMAC)和综合运用引气剂、高效减水剂、混杂纤维和膨胀剂技术的高耐久性混凝土(High Durable Concrete,HDC)的应力腐蚀行为。结果表明:无论是常温条件还是冻融循环条件,混凝土在应力腐蚀作用下的相对动弹性模量要经历强化和劣化2个发展阶段,强化和劣化阶段的时间长度与实验温度条件密切相关。冻融循环作用显著加速了混凝土的硫酸盐应力腐蚀破坏进程,HSC在冻融循环作用下应力腐蚀的强化段和劣化段的时间长度比常温条件的相应时间长度分别压缩了96%和88%以上,HVMAC的劣化段时间长度则压缩了98%,而HDC压缩了71%。在冻融循环作用下,HDC发生应力腐蚀破坏的冻融循环次数分别比HSC和HVMAC延长了1.5倍和13倍,因此,在中国寒冷地区,HDC表现出更强的抗硫酸盐应力腐蚀能力。     

Effect of electric arc furnace dust on the properties of OPC and blended cement concretes

This paper presents results of a study conducted to evaluate the mechanical properties and durability characteristics of ordinary Portland cement (OPC) and blended cement (silica fume and fly ash) concrete specimens prepared with electric arc furnace dust (EAFD). Concrete specimens were prepared with and without EAFD. In the silica fume cement concrete, silica fume constituted 8% of the total cementitious material while fly ash cement concrete contained 30% fly ash. EAFD was added as 2% replacement of cement in the OPC concrete and 2% replacement of the total cementitious content in the blended cement concretes. Mechanical properties, such as compressive strength, drying shrinkage, initial and final setting time, and slump retention were determined. The durability characteristics were evaluated by measuring water absorption, chloride permeability, and reinforcement corrosion. The initial and final setting time and slump retention increased due to the incorporation of EAFD in both OPC and blended cement concretes. The drying shrinkage of EAFD cement concrete specimens was more than that of concrete specimens without EAFD. The incorporation of EAFD was beneficial to OPC concrete in terms of strength gain while such a gain was not noted in the blended cement concretes. However, the strength differential between the blended cement concretes with EAFD and the corresponding concretes without EAFD was not that significant. The water absorption and chloride permeability, however, decreased due to the incorporation of EAFD in both the OPC and blended cement concretes. The corrosion resistance of OPC and blended cement concrete specimens increased due to the addition of EAFD.     

Damage on lining concrete in highway tunnels under combined sulfate and chloride attack

The combined effect from sulfate and chloride is one of the important reasons to cause the damage of lining concrete in highway tunnels. To investigate the effect of chloride ions on the corrosion of lining concretes under sulfate attack, ultrasonic detecting, compression test and X-ray Diffraction (XRD) were performed on the concretes to obtain the ultrasonic velocity, corrosion thickness, compression strength and corrosion products. The ultrasonic results, compression strength and XRD patterns confirmed that the existence of chloride certainly depressed the corrosion damage on the lining concretes under sulfate attack, and the depressing effect increased with the content of chloride in the composite solution. The corrosion damage on the concretes experienced three stages independent of the composition of corrosive solution: initial slower enhancement on the strength, stabilization period and linear degradation period. The existence of chloride mainly affected the final degradation stage and obviously decreased the corrosion thickness.     

桥梁工程混凝土耐久性设计及应用研究

采用现场原材料 ,并根据桥梁的不同部位进行耐久性设计。用盐冻剥落量、DF值、Cl-离子扩散深度和钢筋锈蚀率四个耐久性参数比较了按耐久性设计优化混凝土与按传统设计混凝土两者间的性能优劣。结果表明 ,在保证混凝土强度和工作性的前提下 ,优化混凝土的综合耐久性显著提高。同时介绍了优化混凝土在现场预应力混凝土桥梁中的应用情况。     

矿物掺合料对混凝土耐久性的影响

采用海水热雨循环90次、海水浸泡90d两种试验条件对比研究了4种混凝土的强度、扩散系数、电通量和钢筋腐蚀电位等性能变化。结果表明,经热雨循环90次试样抗压强度较海水浸泡90d的高,掺加粉煤灰降低混凝土试样的早期强度,提高中后期强度;经热雨循环90次试样扩散系数较标样28d试样高,但电通量降低,海水浸泡90d试样扩散系数和电通量均较28d试样低,C30级试验扩散系数和扩散系数较C50级高,掺加粉煤灰提高混凝土试样28d的扩散系数和电通量,但降低海水浸泡90d和热雨循环90次的扩散系数和电通量;经热雨循环90次试样内钢筋腐蚀电位较标样28d试样低,海水浸泡90d试样内钢筋腐蚀电位较28d试样低,但高于热雨循环90次试样,C30级混凝土试样钢筋腐蚀电位下降幅度较大,个别试样内钢筋发生点蚀,掺加粉煤灰提高试样内钢筋腐蚀电位,对耐久性有利。     

掺煤矸石混凝土在ASR、氯盐腐蚀双因素作用下耐久性

以膨胀率、动弹性模量为损伤参量,研究了碱硅酸反应、氯盐腐蚀双重破坏因素作用下混凝土损伤规律,同时测试了混凝土中氯离子扩散情况。通过对掺、不掺煤矸石混凝土性能比较,着重考察煤矸石对混凝土耐久性的影响。试验结果显示,煤矸石的掺入能有效延迟和减缓混凝土ASR膨胀;普通混凝土经受ASR、氯盐腐蚀两者短期破坏作用后即处于濒临失效状态,掺煤矸石混凝土同期损伤程度小,动弹性模量下降缓慢,结构寿命延长;因煤矸石对混凝土孔结构的改善,其抗氯离子渗透性能明显优于普通水泥混凝土。火山灰反应优先消耗水化体系中OH-以及因结构致密化ASR反应速率受扩散过程控制是煤矸石延迟和减缓混凝土ASR膨胀的主要原因。     

锈蚀后钢纤维和钢纤维混凝土的力学性能

通过对剪切型、铣削型、切断型3种钢纤维和钢纤维混凝土的快速锈蚀试验,研究了锈蚀前后钢纤维的外观、弯折性能和抗拉强度的变化,以及钢纤维混凝土经过不同锈蚀时间后的抗压强度和抗拉强度的变化规律.结果表明:随锈蚀时间的增加,钢纤维的锈蚀程度逐渐增大,弯折性能和抗拉强度逐渐降低,钢纤维混凝土的抗压强度和抗拉强度随之减小.但是抗压强度和抗拉强度的变化规律有所不同,当锈蚀时间较短时,抗压强度变化不明显,在锈蚀时间超过60d以后,抗压强度显著降低.而抗拉强度随锈蚀时间的增加逐渐下降.锈蚀时间相同时,抗拉强度的降低幅度比抗压强度的降低幅度小.切断型钢纤维的抗锈蚀能力相对较好,剪切型和铣削型钢纤维的抗锈蚀能力相对较差.     

高温下钢筋混凝土的锈蚀研究

描述了两种不同材料所作的钢筋混凝土(养护时间为28d)放在60℃高温的NaCl溶液中,外加12v的恒压电源,在实验结束这段时间内观察两种钢筋混凝土的锈蚀情况并用钢筋锈蚀仪测量两种混凝土的电位走势从而判断其锈蚀程度。结果表明温度对钢筋锈蚀速度有很大的影响,总体上看,透水混凝土锈蚀程度比普通混凝土要大。     

矿物掺合料对混凝土抗酸雨侵蚀特性的影响

通过室内加速腐蚀试验,用球压痕和超声波方法研究了含不同矿物掺合料（高钙粉煤灰、磨细高炉矿渣、硅粉）混凝土在模拟酸雨(pH=2)下的损伤劣化过程及特点.结果表明：在混凝土中掺入一定量、适宜的矿物掺合料,因其发生火山灰反应而使体系Ca(OH)2含量降低、微结构更加致密,在一定程度上延缓了酸雨对混凝土的侵蚀破坏进程,提高了混凝土的耐酸雨侵蚀能力,其中尤以高钙粉煤灰、磨细高炉矿渣和硅粉三元复掺效果最为明显,但总体上延缓作用有限,含矿物掺合料混凝土在酸雨侵蚀持续作用下仍会遭到严重侵蚀破坏.含矿物掺合料混凝土酸雨侵蚀破坏主要是H+溶蚀性破坏和SO2-4膨胀性破坏共同作用的结果.