干湿循环下硫酸根在混凝土中的传输规律研究

按一定周期将混凝土试件在硫酸钠溶液中浸泡后再风干形成干湿循环作用,通过钻芯、分层切片、研磨提取水泥石粉末样本进行化学分析,测定不同龄期、不同深度混凝土中的硫酸根离子含量,研究了不同侵蚀龄期、不同硫酸钠溶液浓度对硫酸根离子在混凝土内传输的影响规律.结果表明:在相同侵蚀龄期下,硫酸根离子含量随深度的增加而不断减小;混凝土受侵蚀深度及硫酸根离子含量与硫酸钠溶液浓度、侵蚀龄期具有较为复杂的相关性,低浓度溶液使混凝土受侵蚀深度较大但硫酸根离子含量较低,高浓度溶液使混凝土受侵蚀深度较小但硫酸根离子含量较高;侵蚀龄期达到360 d以后,混凝土表层出现剥落现象,剥落深度随溶液浓度增大而增加并导致影响深度范围内的硫酸根离子含量降低.     

应力作用下硫酸根离子在混凝土中的传输规律

对强度等级为C40的混凝土试件施加3种弯拉应力后,浸泡于浓度为50 000 mg/L的硫酸钠溶液中,当侵蚀龄期达到90、180、360、540 d时,采用钻芯、分层切片、研磨方式提取水泥石粉末样本进行化学分析,测定不同深度处混凝土的硫酸根离子含量。结果表明:混凝土中硫酸根离子含量均随深度的增加而减小,受侵蚀范围内同一深度处混凝土的硫酸根离子含量随龄期的增长而增加;压应力对硫酸根离子由外部侵蚀溶液向混凝土内的传输具有一定的抑制作用,拉应力则对其传输具有加速效果且传输速率随拉应力的增大而提高。     

混凝土受不同浓度水平硫酸盐侵蚀劣化机理试验研究

本文通过微观和宏观观测综合揭示了干湿循环作用下混凝土受不同浓度水平硫酸盐侵蚀的劣化规律，微观观测包括用热分析方法进行侵蚀产物分析和用改进硫酸钡重量法（化学滴定法）测量由表及里不同深度处硫酸根含量，宏观观测主要包括抗压强度、劈裂抗拉强度等基本力学性能。干湿循环作用下，湿状态下混凝土受到钙矾石、石膏等膨胀性侵蚀产物的作用，干状态下又叠加Na2SO4.10H2O结晶压力的损伤。当侵蚀溶液浓度比较高时，湿状态下硫酸根更容易扩散进入混凝土内部，干状态下生成的Na2SO4.10H2O晶体数量多，导致混凝土受侵层厚度比较大，表现为宏观上的强度劣化程度就严重。研究成果可为进行干湿循环作用下混凝土硫酸盐侵蚀的评估和预防提供依据。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm SymboltB@ 100 mm SymboltB@ 300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明：在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

亚高温水淬循环下混凝土耐硫酸钠腐蚀试验

通过力学试验研究了硫酸钠溶液浓度、亚高温水淬循环对混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响规律,采用化学分析方法研究了混凝土中硫酸根离子的分布规律,采用热重分析-差示扫描量热法研究了混凝土受硫酸钠腐蚀的微观机理和强度劣化机理.结果表明,亚高温水淬循环加剧了硫酸钠溶液浸泡混凝土的强度劣化,使硫酸根离子在混凝土中的扩散系数显著增大.     

碳化—干湿循环作用下风积沙混凝土氯离子传输试验研究

我国西北地区有大量盐湖分布,加之冬季除冰盐的使用,使这种环境下混凝土工程的气液交换区经常受到干湿循环和碳化的双重作用,这部分混凝土比一般环境下的混凝土更容易发生钢筋锈蚀。进行了风积沙混凝土在干湿循环和碳化作用下氯离子侵蚀试验研究,通过分析自由氯离子含量和分布规律、氯离子扩散系数以及时间依赖性与碳化时间的关系,深入研究了风积沙混凝土在碳化和干湿循环作用下氯离子的传输规律。结果表明：碳化作用阻碍了氯离子向内部的迁移速度,且碳化时间越长氯离子扩散系数越小,对混凝土抗氯离子侵蚀起到了积极作用;干湿循环作用前期加速了氯离子侵入,中后期由于形成的盐结晶填充了孔隙,增大了混凝土的密实度,阻碍了氯离子继续向内侵蚀,但结晶应力产生的裂缝却使表层氯离子含量增加。     

受硫酸盐侵蚀的再生混凝土耐久性研究

为研究再生粗骨料取代率对再生混凝土抗硫酸盐溶液侵蚀性能的影响规律,进行干湿循环和硫酸盐溶液的耦合试验,探究了随着干湿循环龄期的增长,再生粗骨料取代率对再生混凝土的质量损失率、伸长率、相对动弹性模量、硫酸根离子扩散深度的影响。试验结果表明:再生粗骨料掺量为100%的再生混凝土的质量损失率最大,达到了0.35%;试件的相对动弹性模量下降速度变化较复杂,分为匀速下降期、缓慢过渡期、加速下降期;试件伸长率随着侵蚀龄期的增长逐渐增大,且增幅越来越大;试验过程中,硫酸根离子逐渐向试件内部扩散,侵蚀破坏逐渐向深层移动,且再生粗骨料掺量越多的试件内部破坏得越快、越明显。研究结果可为实际工程中再生粗骨料的掺量选择提供参考。     

荷载和环境共同作用下混凝土中氯离子传输的试验研究

荷载和环境作用影响着混凝土中的氯盐传输过程和混凝土结构的服役寿命。采用弹簧加载系统对8根钢筋混凝土梁施加极限抗弯承载力28%、22%、16%和10%的持续弯曲荷载,并测定混凝土梁跨中部位的局部应变;氯盐侵蚀试验在多功能人工模拟环境试验箱中进行,4根混凝土梁置于5%的Na Cl溶液并在环境温度为50℃下进行浸泡试验,其余4根钢筋混凝土梁在全自动干湿循环试验箱中进行干湿循环试验,干燥过程中环境相对湿度为60%。氯盐侵蚀60 d后对混凝土梁受拉区和受压区取粉分析氯离子浓度。结果表明:与未承受荷载混凝土试件的氯离子传输速率相比,拉应变达到526με时氯离子扩散系数达到未承受荷载时的2.4倍,压应变达到90με时氯离子扩散系数无明显改变,而当压应变达到175με时氯离子扩散系数降低为无荷载作用时的0.4倍,拉应力加速了氯离子的传输速率,而压应力在一定范围内能够抑制氯离子的传输;且干湿循环条件下混凝土的氯离子传输速率明显高于浸泡条件的混凝土。"拉应力+干湿循环"条件对氯离子的传输影响最大;混凝土局部应变与氯离子扩散系数的相关性较好,能够反映荷载作用对氯盐传输的影响。在一定应变范围内,氯离子扩散系数随拉应变的增大而提高,随压应变增大而降低。     

干湿交替下混凝土中水分和多离子耦合传输的数值研究

干湿交替区混凝土结构的耐久性问题非常突出,非饱和混凝土中的氯离子传输在受到水分对流效应主导的同时,由于混凝土孔隙液中始终存在着多种自由离子,异种离子间的电化学耦合效应对氯传输的影响同样不可忽视。本文着重考虑多离子间电化学耦合效应和水分对流效应对氯离子传输的共同影响,建立经第三方实验验证的水分-多离子耦合传输模型。通过数值研究发现,干湿交替下多离子间电化学耦合效应会在孔隙液中产生时变的静电势,并对传输预测造成显著影响,10个干湿循环后考虑多离子传输的氯离子含量可达单一离子传输的1.26倍。同时发现干湿时间比的减小,干湿循环次数的增加,干燥过程水分边界饱和度的减小,三者均会放大电化学耦合效应对氯离子传输的影响。结果表明在干湿交替环境下,若仅考虑单一离子传输会导致对氯离子摄入量的预测偏低,致使混凝土的耐久性设计偏危险。     

利用灰色系统对受侵蚀混凝土内硫酸根浓度的预测

通过简单环境下浸泡试验研究,得到了混凝土内硫酸根浓度随时间变化的一般性规律,并利用灰色系统对混凝土内硫酸根离子浓度变化规律进行了拟合与预测,结果表明灰色系统可以用于混凝土内硫酸根离子浓度变化简单的预测。     

硫酸盐浓度对水泥基材料侵蚀的影响研究

硫酸盐对水泥基材料的侵蚀问题备受工程界和学术界关注。通过测定混凝土胶砂试件在不同浓度硫酸盐侵蚀下的抗折抗蚀系数,并结合微观测试,观察侵蚀产物种类及计算生成量,以探究不同浓度硫酸盐对水泥基材料侵蚀的影响。结果表明,SO^2-4浓度为20000 mg/L时的侵蚀速率分别是8000、4000、800 mg/L的1.78、2.46、3.77倍。SO^2-4浓度为800 mg/L时,钙矾石生成量是石膏的1.4倍;SO^2-4浓度为8000 mg/L时,钙矾石与石膏生成量相同;SO^2-4浓度为20000 mg/L时,石膏生成量是钙矾石的2.5倍。     

HIGH-SPEED FLOW EROSION ON A NEW ROLLER COMPACTED CONCRETE DAM DURING CONSTRUCTION

A new roller compacted concrete dam of Fengman Hydropower Station is to be built in the toe of the old dam,which was identified as a dangerous dam.The new dam during construction would be influenced by the high-speed flow discharged from the old dam,which is an important problem to be considered for the first time in China,and which would affect the construction of the whole project.Therefore,a series of erosion experiments were conducted in this article.A high-speed flow erosion test apparatus was developed for the erosion experiments of the new dam materials.The maximum jet velocity goes up to 40 m/s and the section area of the nozzle is 0.0025 m2.In the process of experiments,the equipment shows a good performance.Erosive wear tests for two types of materials used in the new dam,a roller compacted concrete and a distorted concrete with four kinds of ages were carried out with the flow velocity in the range of 30 m/s-35 m/s.Erosion parameters and erosion laws for the two types of concretes with different ages were determined,and a general relationship between the erosion rate and the flow velocity is obtained as:,with the velocity exponent between 3.33 and 3.93.It is concluded that the erosion resistance of the distorted concrete is better than that of the roller compacted concrete and the mechanical properties of the concretes of over 14 d age are influenced slightly by the water impact.The test results might serve as a practical technique guide for the safety of this project during its construction in the flood season.     

不同矿物掺和料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

硫酸盐侵蚀是威胁工程结构耐久性中比较典型的一种形式。通过实验,研究了不同矿物掺和料混凝土试件在不同浸泡方式和不同侵蚀离子类型作用下的抗硫酸盐侵蚀性能,测定了不同掺和料混凝土在不同侵蚀条件下的各龄期耐蚀系数,并对掺粉煤灰、矿渣粉的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价。结果表明：硫酸盐侵蚀环境中存在的镁离子对混凝土破坏作用更大;相较而言,矿渣粉火山灰活性较高,能够较早发挥火山灰效应,使混凝土结构更加密实;与掺30%粉煤灰的混凝土相比,掺30%矿渣粉的混凝土抗硫酸盐侵蚀性能更好;在工程干湿交替区域,混凝土中不宜掺入粉煤灰,可掺入适量的矿渣粉延缓混凝土受侵蚀破坏作用。     

江西省大中型混凝土水库大坝溶出性侵蚀调查研究

混凝土水库大坝的溶出性腐蚀严重影响大坝的稳定和安全。采取实地考查取样、测定分析相结合的方法,对江西省内35座混凝土水库大坝的溶出性腐蚀情况进行了系统分析。研究结果表明,江西省内大中型水库大坝遭受不同程度的溶出性侵蚀,低HCO₃^-浓度的环境水是导致混凝土腐蚀的重要因素。在环境水HCO₃^-浓度低时,混凝土及填缝灌浆水泥基材料的组成、配合比、施工质量及养护时间对防止大坝的溶出性腐蚀起关键作用。近年来进行过除险加固的部分水库大坝仍存在较严重的溶出性腐蚀,亟需对混凝土中钙离子的迁移动力、微观溶出机理及抑制溶出腐蚀的途径等溶出性腐蚀问题进行深入系统的研究。     

Effect of water-sediment regulation and its impact on coastline and suspended sediment concentration in Yellow River Estuary

Implementation of the water-sediment regulation (WSR) scheme, mainly focused on solving the sedimentation problems of reservoirs and the lower reaches of the Yellow River, has inevitably influenced the sediment distribution and coastal morphology of the Yellow River Estuary. Using coastline delineation and suspended sediment concentration (SSC) retrieval methods, this study investigated water and sediment changes, identified detailed inter-annual and intra-annual variations of the coastline and SSC in the normal period (NP: 1986–2001, before and after the flood season) and WSR period (WSRP: 2002–2013, before and after WSR). The results indicate that (1) the sedimentation in the low reaches of the Yellow River turned into erosion from 2002 onward; (2) the inter-annual coastline changes could be divided into an accretion stage (1986–1996), a slow erosion stage (1996–2002), and a slow accretion stage (2002–2013); (3) an intra-annual coastline extension occurred in the river mouth in most years of the WSRP; and (4) the mean intra-annual accretion area was 0.789 km² in the NP and 4.73 km² in the WSRP, and the mean SSC increased from 238 mg/L to 293 mg/L in the NP and from 192 mg/L to 264 mg/L in the WSRP.     

水解酸化—好氧—Fenton氧化工艺处理制浆造纸废水工程实例

以某大型制浆造纸厂废水处理工程为例,介绍了水解酸化—好氧生物处理联合Fenton氧化深度处理工艺在造纸和制浆中段废水处理中的应用。厂内造纸废水量为0.77万～2.91万m3/d,COD为2 150～4 430mg/L,SS为1 316～2 414mg/L,经生化处理后,出水COD和SS平均分别为309mg/L和53mg/L;制浆废水量为0.84万～3.68万m3/d,COD为1 720～4 360mg/L,SS为1 184～1 994mg/L,生化处理出水COD和SS平均分别为370mg/L和56mg/L。两种废水的生化处理出水经Fenton氧化和絮凝沉淀处理后,出水COD为67～98mg/L,SS为21～29mg/L,可达《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB 3544—2008)排放要求。废水处理成本为2.01元/m3,具有良好的经济效益和环境效益。     

Application of biofilm reactors to improve ammonia oxidation in low nitrogen loaded wastewater

An airlift reactor using zeolite particles as carrier material was used for the nitrification of effluents from the aquaculture industry. During the start-up the nitrogen concentration was kept around 100 mg NH4(+)-N/L to develop the nitrifying population. Later it was decreased down to around 3 mg NH4(+)-N/L and the dilution rate was increased up to 4.8 d(-1) in order to simulate the conditions in a an aquaculture waster treatment system. A nitrogen loading rate (NLR) of 535 mg NH(+)-N/m2 d was fully oxidized to nitrate. Higher values of NLRs caused nitrite accumulation. A second biofilm reactor was fed with a synthetic medium containing 50 mg NH4(+)-N/L which simulated the effluents from anaerobic units treating domestic wastewater. A nitrogen loading rate of 400 mg NH4(+)-N/L d was oxidized into nitrate with an efficiency of 60% at a dilution rate of 8 d(-1). Both biofilm systems allowed the development of a nitrifying population to treat the studied types of wastewaters.     

Coarse filters for pond effluent polishing: comparison of loading rates and grain sizes.

A system comprising a UASB reactor, shallow polishing ponds and shallow coarse filters, treating actual wastewater from the city of Belo Horizonte, Brazil, has been evaluated. The main focus of the research was to compare grain sizes and hydraulic loading rates in the coarse filters. Two filters operating in parallel were investigated, with the following grain sizes: Filter 1: 3 to 10 cm; Filter 2: 8 to 20 cm. Two hydraulic loading rates were tested: 0.5 and 1.0 m3/m3.d. The filter with the lower rock size had a better performance than the filter with the larger rock size in the removal of SS and, as a consequence, BOD and COD. A better performance was obtained with the hydraulic loading rate of 0.5 m3/m3.d, as compared to the rate of 1.0 m3/m3.d. The effluent quality during the period with the lower loading rate was very good for discharge into water bodies or for agricultural reuse (median effluent concentrations from Filter 1: BOD: 20 mg/L; COD: 106 mg/L; SS: 28 mg/L; E. coli: 528 MPN/100 mL).     

化学除磷-水解酸化-厌氧接触-接触氧化工艺处理榨菜废水

榨菜废水的高含盐量和高氮磷对微生物有较强的抑制作用,处理难度大.以处理规模400 m3/d的重庆某榨菜厂废水处理工程为例,其进水COD 3 000～4 000 mg/L,BOD5 1445 mg/L,盐度1.5％～2.5％(以NaCl计),氨氮80～120 mg/L,总磷25～30 mg/L.通过驯化耐盐微生物为主体菌种,采用化学除磷-水解酸化-厌氧接触-接触氧化工艺进行处理,出水COD、BOD5、氨氮、总磷以及盐度平均分别为70.5 mg/L、14.9 mg/L、9.4 mg/L、0.46 mg/L以及1.53％,可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准.