荷载和化学腐蚀作用对混凝土抗压强度影响研究现状

文章系统综述了荷载与硫酸根离子与氯离子耦合作用下对混凝土性能损伤劣化的影响,主要总结了荷载与硫酸根离子、氯离子等腐蚀离子单独或复合的外界环境对混凝土抗压强度影响的研究现状,总结了荷载与硫酸根离子、氯离子耦合作用下对混凝土抗压强度的影响规律,对混凝土的耐久设计和安全施工提供理论支持,为今后的相关研究提供借鉴与指导。     

海洋浪花飞溅区混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

对混凝土试件进行海边暴露试验,研究海边浪花飞溅区域混凝土硫酸盐侵蚀试验,利用分光光度计法测定硫酸根离子的含量。试验结果表明,混凝土中总硫酸根离子浓度随着腐蚀龄期的增加而升高,但后期增加幅度逐渐降低;混凝土中总硫酸根离子浓度因水胶比、水泥用量不同而不同;掺加矿物掺合料可以明显改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。     

硫酸盐侵蚀下混凝土抗压承载力退化过程的数值分析

针对硫酸盐侵蚀下混凝土结构的承载力退化问题,以混凝土柱为研究对象,利用Fick定律和化学反应动力学原理,给出了硫酸根离子在混凝土截面内的二维扩散反应模型;根据硫酸盐侵蚀混凝土的损伤机理及已有的硫酸盐侵蚀试验结果,获得了混凝土强度损伤程度与硫酸根离子浓度及侵蚀时间之间的关系;通过平截面假定,建立了考虑硫酸盐侵蚀影响的混凝土柱轴向抗压承载力时变模型及其数值计算方法,并将该模型的计算结果与已有硫酸盐侵蚀混凝土的试验结果进行对比分析,验证了该时变模型及数值计算方法的正确性;最后,利用所建立的模型,对一素混凝土柱中硫酸根离子传输、混凝土强度损伤和轴向抗压承载力退化过程进行了数值分析。     

不同应力状态下混凝土硫酸盐侵蚀试验研究

硫酸盐对混凝土的侵蚀作用往往损伤混凝土的内部结构,从而导致结构的安全性能降低。为了研究基础混凝土梁的硫酸盐侵蚀规律,采用加速硫酸盐侵蚀试验方法进行了受力状态下混凝土试件在干湿交替循环硫酸盐侵蚀环境下的耐久性试验,分析了硫酸盐干湿交替循环侵蚀后混凝土性能的退化规律。结果表明:混凝土性能劣化与硫酸盐干湿交替循环侵蚀环境下试件的应力状态存在一定的关系,拉、压应力分别加快和减缓了硫酸盐侵蚀混凝土的速率,且应力变化越大,硫酸盐侵蚀速率的改变越大。     

硫酸盐侵蚀下轴心受压钢筋混凝土柱应力时变过程的数值分析

针对荷载和硫酸盐耦合作用过程中钢筋混凝土柱的应力分析问题,在已有混凝土内硫酸根离子扩散反应模型的基础上,进一步给出了硫酸盐侵蚀引起的混凝土损伤程度与硫酸根离子浓度及腐蚀时间之间的关系,建立了与损伤程度相关的混凝土腐蚀本构模型及轴压混凝土柱截面应力的计算方法,并通过数值模拟分析了柱截面内硫酸根离子传输、腐蚀损伤程度变化、截面应变和应力分布规律。结果表明:硫酸根离子浓度和混凝土损伤程度在柱截面内呈梯度分布,且受二维交互效应的影响明显;随腐蚀时间的增加,截面损伤区逐渐向内移动且其宽度增加,而混凝土应力在损伤区呈先增加后逐渐降低、在未损伤区基本呈线性增加的趋势。硫酸盐侵蚀过程中,轴压混凝土柱截面应力发生了明显的重分布现象。     

半浸泡硫酸盐环境中混凝土损伤表征及寿命预测

通过抗压强度、表面硬度、离子分布和微观分析方法表征硫酸盐半浸泡环境中混凝土试件的性能变化,研究了混凝土硫酸盐侵蚀机理,分析计算了硫酸根离子含量、表面硬度和抗压强度之间的关系,并建立了简易寿命预测模型。结果表明:混凝土硫酸盐侵蚀包括物理结晶破坏和化学反应破坏;混凝土内部硫酸根离子含量越高的区域,表面硬度越低,二者之间存在线性关系;混凝土表面硬度与抗压强度存在一定的线性关系。     

初始损伤混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能EI北大核心CSCD

通过外观形貌、抗压强度损失率、硫酸根离子含量的变化,系统研究了干湿循环与硫酸盐耦合作用下初始损伤混凝土的劣化规律,建立了混凝土累积损伤模型;同时,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线计算机断层扫描仪(X-CT)揭示了混凝土的劣化机理.结果表明:随着初始损伤度的增大,试件破坏等级明显加剧;当干湿循环270次时,初始损伤程度为0%、10%和20%的混凝土抗压强度损失率分别达到34.6%、48.6%、67.5%,其表观硫酸根离子含量分别为1.87%、2.63%和3.83%;混凝土损伤速率随着干湿循环次数的增加而增大,且初始损伤混凝土的损伤速率增长幅度明显大于完整混凝土;干湿循环与硫酸盐耦合作用下混凝土的劣化表现为物理侵蚀和化学侵蚀,其中物理侵蚀为硫酸钠晶体的结晶析出,化学侵蚀为在孔隙及微裂缝中生成腐蚀产物而产生的膨胀破坏.     

混凝土在海洋环境下硫酸盐侵蚀机理研究

对不同配合比混凝土试件在不同海洋区域内进行现场暴露试验,通过硫酸根离子含量测定、SEM扫描电镜试验及X荧光试验,研究实际海洋暴露环境下混凝土内部硫酸盐侵蚀机理。试验结果表明,不同暴露环境下硫酸根作用机理不同,混凝土在不同暴露区域硫酸盐侵蚀程度为潮汐区水下区浪溅区;硫酸根离子由混凝土表层向内部传输,在表层范围内硫酸盐腐蚀产物主要是钙矾石,随着硫酸根离子传输深度增加以及内部游离CaO水化成Ca(OH)2,混凝土硫酸盐损伤程度加剧;混凝土表层SO42-和Ca2+含量较高,而混凝土内部Na+含量较高。     

界面结构对低水胶比高性能水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响

本文研究了在低水胶比条件下,掺入磷渣超细粉和高效减水剂后水泥砂浆界面及其抗硫酸盐侵蚀性能。试验结果表明：界面结构仍然是影响高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀的关键因素。界面为硫酸根离子提供进入通道,使砂浆内部结构受到侵蚀破坏,采用经加工处理的石英集料,可以提高水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能。     

硫酸盐和干湿循环作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律

盐湖、盐渍土地区水位变幅区的混凝土材料劣化问题突出。该文开展不同质量浓度硫酸盐溶液干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土侵蚀试验、材料力学试验和微观测试,测试分析混凝土试件抗压强度、劈裂抗拉强度、质量变化、相对动弹性模量等参数的演变规律,揭示不同浸泡浓度及龄期下玄武岩纤维混凝土的劣化机制;结合混凝土试件侵蚀后的表观形态和细观结构特征,研究不同侵蚀周期下掺玄武岩纤维混凝土的细观结构演变机理。结果表明:掺入长度6mm玄武岩纤维的混凝土抗压及劈裂抗拉强度增强效果优于长度12mm纤维;硫酸盐和干湿循环侵蚀作用下玄武岩纤维混凝土劣化规律受硫酸盐溶液浓度、干湿循环次数和纤维掺量3个因素协同作用影响,干湿循环作用下硫酸盐侵蚀产物主要为石膏型侵蚀和钙矾石型侵蚀。掺玄武岩纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力明显优于于素混凝土。     

硫酸盐侵蚀下混凝土抗压强度预测模型研究

为了得到硫酸盐侵蚀下混凝土抗压强度预测模型,设计3种水胶比：0.32、0.35、0.38的混凝土试件在硫酸盐全浸泡作用下的侵蚀试验,测定了各试件在（20±2）℃、浓度为3%的硫酸钠溶液中全浸泡环境下0～300 d共11个测试龄期的抗压强度及硫酸根离子分布状况,总结了不同水胶比混凝土抗压强度及硫酸根离子扩散系数随侵蚀龄期的变化规律,建立混凝土抗压侵蚀率、扩散系数随侵蚀时间的变化函数,并在此基础上进行分析,得出了考虑水胶比与硫酸根离子扩散系数双因素的混凝土抗压强度预测模型。     

荷载作用下的混凝土硫酸盐腐蚀研究

本试验研究了荷载作用下混凝土的硫酸盐腐蚀,采用在线测定方法对不同水灰比的混凝土试件进行了与干湿循环有关的SD 和MDF耐久性试验,研究荷载、干湿循环和硫酸盐侵蚀等破坏因素的单独作用及其复合作用对混凝土耐久性的影响规律;以相对动弹十模量为评价指标对多因素协同作用下的不同水灰比混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀性能进行了表征,通过动弹性模量在硫酸盐侵蚀条件下自变化,探索更为实用的混凝土抗硫酸盐性能的评价方法,对防治混凝土硫酸盐侵蚀提出了一些对策.     

干湿循环作用下再生混凝土中硫酸盐传输性能研究

研究了在干湿循环作用下,硫酸根离子在再生混凝土中的传输规律。采用分光光度计法定量表征不同深度处的水溶硫酸根离子浓度,研究再生粗骨料取代率(0,30%,50%,70%,100%)、矿物掺合料、水胶比、腐蚀龄期及干湿循环制度对其传输规律的影响。结果表明,再生粗骨料的掺入对硫酸盐传输有较为明显的影响。试验还表明,硫酸盐-干湿循环耦合作用下,粉煤灰和矿粉等矿物掺合料可阻碍硫酸根离子在再生混凝土中的传输,再生混凝土水胶比越小其水溶硫酸根离子浓度越小。随着腐蚀龄期增长,再生混凝土水溶硫酸根离子浓度大幅增加。与单一盐溶液侵蚀相比,干湿循环加剧了硫酸根离子在再生混凝土中的传输,其水溶硫酸根离子浓度随着循环次数的增加而增大。     

静力弯曲荷载作用下双掺混凝土氯离子侵蚀的试验研究

主要对静力弯曲荷载作用下氯离子侵蚀双掺混凝土进行了试验研究。主要研究了静力弯曲荷载水平(0.3、0.4、0.5)、质量分数为10%的氯化钠侵蚀溶液以及侵蚀龄期(30、90、150、210、270 d)情况下氯离子对C55混凝土的劣化破坏作用,试验测试采用宏观和微观相结合的方法,宏观方面主要采用氯离子含量快速测定仪测试各侵蚀龄期混凝土中自由氯离子和总氯离子浓度分布规律,分析氯离子结合率的变化规律,微观方面主要对混凝土粉末进行X射线衍射分析(XRD,X-ray diffraction),获得混凝土粉末的XRD图谱,分析了氯离子侵蚀过程混凝土内部固相组成演变规律。     

硫酸盐侵蚀混凝土扩散理论模型研究进展

硫酸盐侵蚀混凝土是研究混凝土结构耐久性的主要问题之一。混凝土内部的硫酸根离子与水泥水化产物发生反应形成石膏和钙矾石,这些可能会影响混凝土内部的孔隙结构的变化和造成结构损坏。从硫酸根离子进入混凝土内部的扩散机理来阐述硫酸盐侵蚀混凝土的研究进展,介绍了国内外典型扩散理论模型的提出,分析了现有理论模型所存在的问题,并提出硫酸根离子扩散过程中的随机性。     

夏特水电站水工混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性试验研究

硫酸盐侵蚀是影响地下工程混凝土耐久性的一个重要因素.是对混凝土危害性最大的一种环境腐蚀效应.结合新疆克州夏特水电站地下水硫酸根离子超标,具有强腐蚀性的特点,以当地水泥厂生产的水泥和本地骨料为基础,通过采用普通水泥掺入一定比例的粉煤灰、比选外加剂、严格控制水灰比等工艺措施,按工程设计要求配制混凝土试件,应用混凝土抗硫酸盐侵蚀的试验方法,设计单位开展了普通硅酸盐水泥代替抗硫酸盐水泥的混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久性试验研究.研究结果表明:通过调整胶凝材料和混凝土配合比等措施,普通水泥配制的混凝土能满足设计抗硫酸盐性能的要求,根据施工预算分析,有望较大幅度节约工程建设投资.     

硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用下混凝土损伤研究

通过试验研究了先硫酸盐侵蚀后冻融、先冻融循环后硫酸盐侵蚀、硫酸盐侵蚀与冻融循环交互作用3种方式下混凝土质量损失率及相对动弹性模量的变化。结果表明,先硫酸盐侵蚀后冻融工况下混凝土劣化程度大于单一冻融工况,先冻融循环后硫酸盐侵蚀工况下混凝土劣化程度大于单一硫酸盐侵蚀工况,硫酸盐侵蚀与冻融交互作用工况下混凝土劣化程度大于2种工况分别作用下劣化程度的叠加。硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用下混凝土劣化进程明显加快,硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用过程中形成超叠加效应,二者相互促进,相互影响。     

盐类侵蚀纳米SiO_2补偿收缩混凝土拉压试验分析

为提高补偿收缩混凝土材料的抗盐类侵蚀性能,在补偿收缩混凝土中添加不同掺量的纳米SiO2,采用连续浸泡法对纳米SiO2补偿收缩混凝土实施硫酸盐和氯盐双重侵蚀,并在不同侵蚀时间下进行混凝土的拉压强度试验。研究表明,掺加纳米SiO2能有效改善补偿收缩混凝土受硫酸盐和氯盐双重侵蚀后的拉压性能。纳米SiO2补偿收缩混凝土拉压性能及拉压抗侵蚀系数随侵蚀时间增长均表现出先上升后下降的变化趋势,且侵蚀150d时,其拉压性能较好。纳米SiO2的微集料填充作用能有效改善混凝土内部孔体结构,使硫酸根离子和氯离子在补偿收缩混凝土中的扩散受阻。试验表明,较为合理的纳米SiO2掺量为0.6%。     

干旱灌区混凝土劣化影响因素试验研究

针对西北干旱灌区水工混凝土建筑物受碳化、侵蚀、干湿循环等"超叠加效应",致使建筑物提前出现开裂、剥落等危害的问题,采用现场调查、X光衍射、室内加速试验等方法,以质量损失率和相对动弹性模量为材料性能评价指标,研究了环境因素及混凝土自身因素对混凝土材料劣化过程的影响,分析了干旱灌区水工混凝土在多因素作用下的材料损伤劣化规律。研究表明,碳化、干湿循环会加速硫酸盐对混凝土的侵蚀作用,且后者作用更为明显,三因素的叠加作用对混凝土劣化的影响最为显著;减小混凝土水灰比或适量掺加粉煤灰可以提高混凝土抵抗碳化、硫酸盐侵蚀以及干湿循环等叠加作用的能力。     

掺和料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对掺入高活性特细掺和料（FC掺和料）的混凝土进行硫酸盐侵蚀试验，试验表明在混凝土中掺加适量FC料，可以提高混凝土的耐腐蚀性能。从微观孔结构分析了FC掺和料提高高性能混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的机理。指出硫酸根离子（SO^2－4）在混凝土中起到了激发FC掺和料及腐蚀混凝土的双重作用。