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.     

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。     

混凝土受硫酸盐侵蚀的环境因素研究现状

硫酸盐侵蚀是水泥混凝土结构病害劣化的主要原因之一.海水、盐湖、地下水等环境中大多含有硫酸盐,混凝土组分本身也有可能带有硫酸盐,而它们在各种条件下对混凝土产生腐蚀作用,使其发生破坏.文章分析了阳离子、阴离子、硫酸盐浓度、温度、PH值、干湿循环及冻融循环、荷载作用等因素对混凝土受硫酸盐侵蚀的影响,综述了目前的研究现状,指出了当前研究成果中的成就与不足.     

川藏铁路石灰石粉–水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀研究

为研究川藏铁路掺石灰石粉混凝土抗低温硫酸盐侵蚀性能,通过对低温硫酸盐溶液浸泡侵蚀和电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺不同石灰石粉的水泥基材料的外观侵蚀变化等级、质量评价参数、抗压强度评价参数、孔隙特征以及侵蚀产物的测试,研究了低温环境下石灰石粉掺量对水泥基材料硫酸盐侵蚀行为的影响规律,并建立非单调Wiener随机过程模型对低温环境下石灰石粉-水泥基材料硫酸盐侵蚀服役寿命进行了预测。结果表明:（1）低温环境下硫酸盐浸泡侵蚀反应缓慢,侵蚀周期内,石灰石粉-水泥基试件外观未出现可见剥落、质量持续增加;强度先提高后降低,在侵蚀120d时出现转折;孔隙先细化后劣化,在侵蚀90d时出现转折;在侵蚀180d时有少量碳硫硅钙石生成。（2）电脉冲加速了低温环境下石灰石粉-水泥基硫酸盐侵蚀反应,电脉冲低温硫酸盐侵蚀60d时,试件表面开始剥落,质量和强度下降,内部孔隙劣化。石灰石粉掺量越多,碳硫硅钙石侵蚀破坏就越严重,石灰石粉掺量为40%的试件在侵蚀60d时就有碳硫硅钙石生成,而石灰石粉掺量为10%、20%的试件在侵蚀90d才生成碳硫硅钙石。（3）基于Wiener随机过程的可靠性寿命退化分析表明,电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺10%、20%和40%石灰石粉-水泥基材料室内加速侵蚀寿命分别为265d、130d及105d。     

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.     

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。     

含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀因素的研究

含石膏质岩集料会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀。通过膨胀率和强度测试,研究了水泥C3A含量、水泥碱含量、矿物掺合料、水胶比及养护温度对混凝土抗内部硫酸盐侵蚀的影响。结果表明,C3A含量较低(≤5%)时,不会导致含石膏质岩集料混凝土产生有害膨胀,当水泥中的C3A含量偏高(8%)时,加剧了混凝土膨胀破坏;降低水泥的碱含量,掺入8%的硅灰、15%的偏高岭土以及20%粉煤灰均能提高混凝土抗内部硫酸盐侵蚀性能,而掺入30%矿渣粉对石膏质岩集料引起的内部硫酸盐侵蚀起了促进作用;水胶比的提高延缓了混凝土的早期膨胀,养护温度的提高增加了混凝土内部硫酸盐侵蚀速率。     

插层材料-偏高岭土复合改性混凝土抗硫酸盐侵蚀

以插层材料(LDHs)和偏高岭土(MK)为主要功能组分改善混凝土耐久性能,针对混凝土的工作性能、力学性能和抗硫酸盐侵蚀性能进行研究。结果表明,LDHs材料可有效吸附外界侵入的硫酸根离子,而MK在混凝土中的火山灰特性可促进水泥的水化过程,改善混凝土内部的显微结构。LDHs与MK的复合可实现吸附硫酸根离子和优化孔结构的叠加效应,从而大幅度增强混凝土的早期抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能。     

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.     

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.     

大孔生态混凝土强度与抗硫酸盐侵蚀性能

为了降低成本和提高抗硫酸盐侵蚀性能,按总胶凝材料用量30%的取代量掺入粉煤灰和矿粉,通过调整细骨料用量来控制大孔混凝土的孔隙率,分别制备了孔隙率为15%、20%和25%的粉煤灰系列和矿粉系列大孔生态混凝土.研究了胶凝材料用量、水胶比和孔隙率对大孔生态混凝土抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律.结果表明:大孔混凝土的强度随着胶凝材料用量的增加、水胶比的减小和孔隙率的降低呈线性缓慢地增大;大孔生态混凝土的硫酸盐侵蚀作用在内外同时发生,其抗硫酸盐侵蚀能力明显低于普通混凝土,但当矿物掺合料用量达胶凝材料总量30%时,60次干湿循环后的抗侵蚀系数大于100%.     

Damage Evolution of Concrete under the Actions of Stray Current and Sulphate

Based on the mechanism of stray current generation in underground structures,the concrete durability test device for stray current and sulphate in typical soil environment was designed to study the damage of concrete under the action of stray current and sulphate.The deterioration law of concrete under the action of stray current and sulphate was studied by microscopic techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).The microstructure of corroded concrete was observed to determine the phase composition of erosion products.The damage performances such as quality,strength,and dynamic elastic mode of corroded concrete were performed.The experimental results show that,under the action of stray current,the products of sulfate-eroded concrete are mainly gypsum,ettringite,and thaumasite;the stray current accelerates the hydration process of cement and the erosion of concrete by sulfate;when the concrete pores are filled with the erosion product,there is an increase of approximately 10% in the concrete compressive strength and dynamic elastic modulus;and the concrete compressive strength is more sensitive to the stray current electrification period than the current intensity.     

超细矿粉对混凝土界面区硫酸盐腐蚀的影响

为了研究骨料与水泥石界面区(ITZ)的组成及结构对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响,利用紫外分光光度计绘制了硫酸钠溶液浸泡混凝土试样的SO2-4浸入浓度/深度曲线,并辅以扫描电镜(SEM)和电子探针能谱(EDS)等对ITZ进行观测;同时利用XRD定量分析研究了混凝土本体相和界面相的水化产物富集的差异.结果表明:Ca(OH)2、钙矾石(AFt)等晶体富集于硫酸钠溶液浸泡后试样的ITZ,引起AFt二次结晶型的硫酸盐腐蚀破坏.在适量石膏的激发下,掺入超细矿粉(GGBS)可阻止AFt转变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),减少AFt二次结晶的生成,明显提高抗硫酸盐侵蚀能力,试样的同深度硫酸根浓度最低,抗硫酸盐侵蚀性能最好.     

温度和氯盐对混凝土硫酸盐化学腐蚀的影响

为揭示混凝土在不同硫酸盐腐蚀环境下的损伤过程及腐蚀机理,进行了硫酸盐浸泡实验,研究了在复合溶液浸泡作用下混凝土的抗压强度演变、腐蚀产物类型及硫酸根离子反应能力.结果表明:混凝土在硫酸钠溶液中抗压强度先增加后降低,且主要腐蚀产物是钙矾石和石膏.在复合溶液腐蚀环境下,腐蚀产物以钙矾石为主,且混凝土亚微观缺陷减少6.46%.当提高腐蚀溶液温度至50℃时,混凝土的抗压强度演变速度加快,硫酸根离子反应能力提高20%,腐蚀产物以石膏为主.     

适用于聚羧酸减水剂的混凝土激发剂研究

提出一种适用于聚羧酸减水剂的复合矿物混凝土激发剂,研究了在不同养护条件、不同掺量下,激发剂对混凝土工作性能及各龄期强度的影响,结合XRD,SEM物相检测探讨了激发剂作用机理,并在连江可门港口泊位工程中试用,测试了掺激发剂混凝土的耐久性能.宏观测试结果表明所研激发剂I型对混凝土工作性能影响不大,能够提高混凝土早期强度,且对后期强度及长期耐久性能无不良影响;微观分析表明激发剂I型的掺入加速了C2S,C3S等矿物的水化,并激发了粉煤灰、矿粉的二次水化反应,混凝土强度发展拐点提前出现.     

粉煤灰海工高性能混凝土耐久性试验

结合课题,采用规定的试验方法对掺与不掺粉煤灰的三个配合比混凝土的耐久性进行了试验研究和对比分析.结果表明,掺一定量粉煤灰的混凝土提高了混凝土的抗渗性和抗氯离子渗透能力,同时也提高了混凝土的抗冻融性能,对混凝土碱骨料反应也有一定的抑制作用,掺一定量优质粉煤灰的高性能混凝土,其抗硫酸盐的性能较好,而混凝土的抗碳化能力并没有明显减弱.因此,掺一定量粉煤灰的混凝土可改善混凝土的微观结构,从而使海工高性能混凝土具有良好的耐久性能.     

The Application of Neural Network in Lifetime Prediction of Concrete

There are many difficulties in concrete endurance prediction,especially in accurate predicting sevice life of concrete engineering .It is determined by the concentration of SO4^2-/Mg^2 /Cl^-/Ca^ ，reaction areas,the cycles of freezing and dissolving,alternatives of dry and wet state,the kind of cement,etc..In general,because of complexity itself and cognitive limitation,endurance prediction under sulphate erosion is still ilklegible and uncertain,so this papter adopts neural network technology to research this problem.Through analyzing ,the paper sets up a 3-levels network and a 4-levels neural network to predict the endurance under sulphate erosion.The 3-levels neural includes 13 inputting nodes,7 outputting nodes and 34 hidden nodes.The 4-levels neural network also has 13 inputting nodes and 7 outputting nodes and 34 hidden nodes.The 4-levels neural network also has 13 inputting nodes and 7 outputting nodes with two hidden levels which has 7 nodes and 8 nodes separately.In the end the paper give a example with loboratorial data and discussion the result and diviation.The paper shows that deviation results from some faults of training specimens:such as few training specimens and few distinctions among training specimens.So the more specimens should be collected to reduce data redundancy and improve the reliability of network analysis conclusion.     

Influence of subsequent curing on water sorptivity and pore structure of steam-cured concrete

Steam-cured condition is found to cause larger porosity and worse properties of concrete compared with normal curing condition. For the sake of seeking effective measurements to eliminate this bad effect of steam-cured condition on concrete, the water sorptivity and pore structure of steam-cured concretes exposed to different subsequent curing conditions were investigated after steam-curing treatment. The capillary absorption coefficient and porosity of the corresponding concretes were analyzed, and their mechanisms were also discussed. The results indicate that water sorptivity and pore structure of steam-cured concrete are greatly influenced by the curing condition used in subsequent ages. Exposure steam-cured concrete to air condition has an obviously bad effect on its properties and microstructures. Adopting subsequent curing of immersing steam-cured concrete into about 20 °C water after steam curing period can significantly decrease its capillary absorption coefficient and porosity. Steam-cured concrete with 7 d water curing has minimum capillary absorption coefficient and total porosity. Its water sorptivity is decreased by 23% compared with standard curing concrete and the porosity is 9.6% lower. Moreover, the corresponding gradient of water sorptivity and porosity of steam-cured concrete both decrease, thus microstructure of concrete becomes more homogeneous.     

砼耐久性专家系统总体结构设计

对国内外有关混凝土耐久性的研究成果进行系统分析，重点解决了混凝土耐久性中的众多影响因素、程度的确定及其量化表示等问题，利用神经网络技术解决了知识表示及其推理技术中的复杂性和不确定性问题，设计了推理机，建立了知识库，建立了考虑耐久性破坏因素的碱集料反应、冻性、钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀的混凝土耐久性专家系统。