硫酸盐腐蚀粉煤灰混凝土后强度超声检测评定

为进一步研究混凝土受硫酸盐侵蚀的机理,以粉煤灰混凝土为研究对象,在高浓度硫酸盐溶液中进行加速腐蚀,并结合受硫酸盐腐蚀后混凝土强度变化规律,采用超声平测法对受腐蚀混凝土进行检测．研究结果表明,超声平测声速与损伤度之间有较好的回归关系．在此基础上,建立了腐蚀混凝土强度与声速之间的关系模型．     

盐渍土环境掺粉煤灰、矿粉混凝土的硫酸盐腐蚀

不同于以往混凝土硫酸盐侵蚀研究中主要采取一定浓度的硫酸盐溶液浸泡,而改用含有一定浓度硫酸盐的土壤来模拟盐渍土环境.该文研究硫酸盐溶液干湿循环作用下半插入盐渍土中单掺粉煤灰、矿粉和对比普通混凝土试件的硫酸盐腐蚀情况,并随腐蚀发展进程对试件土上和土下区域混凝土的超声声速及宏、微观腐蚀形貌和腐蚀产物进行了检测.研究结果表明盐渍土环境混凝土土上和土下区域的硫酸盐腐蚀机理和腐蚀速度存在明显不同;遭受干湿循环的混凝土土上区以物理结晶腐蚀为主,腐蚀产物为硫酸盐晶体;埋设于盐渍土中的混凝土土下区以化学腐蚀为主,腐蚀产物为钙矾石和石膏;对应不同的混凝土硫酸盐腐蚀机理,粉煤灰和矿粉所发挥的作用各自不同,即粉煤灰的掺入不利于混凝土抗硫酸盐物理结晶腐蚀,而矿粉的掺入不利于混凝土抗硫酸盐化学腐蚀;对同一种混凝土,土上区的硫酸盐腐蚀速度明显高于土下区.     

氯离子含量对混凝土硫酸盐腐蚀程度的影响研究

通过实验室完全浸泡和加大腐蚀溶液浓度的方法来加速混凝土的硫酸盐腐蚀.腐蚀溶液采用10%硫酸钠加入不同浓度的氯化钠,并以清水溶液为对比,定期测试各溶液中混凝土的立方体抗压强度,通过腐蚀后强度的变化来计算腐蚀层厚度和强度退化率,从而反映出混凝土的腐蚀程度.试验表明氯离子的存在明显的降低了混凝土硫酸盐腐蚀的程度,并且在复合溶液中随着氯离子含量的增大,混凝土受硫酸盐腐蚀程度逐渐减小.最后通过对混凝土微观结构的检测和元素分布的分析,证明了氯离子的存在影响了硫酸根离子与混凝土水化产物的反应,从而能够减轻混凝土受硫酸盐腐蚀的破坏程度.     

吸附区粉煤灰混凝土抗硫酸盐腐蚀性能研究

采用浸泡、半浸泡的试验方法,定期检测混凝土的超声声速和抗压强度,并观察不同腐蚀期试件的表观现象.结果表明:随着腐蚀时间的增长,试件腐蚀层厚度逐渐增加,腐蚀速率先降低后升高最后趋于稳定;抗压强度先增大后减小,强度损失度逐渐增大;吸附区普通混凝土破坏最严重,浸泡区粉煤灰混凝土破坏最轻微.通过机理分析建立半浸泡混凝土受硫酸盐腐蚀性能的退化模式.     

氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂行为

为评估海洋、盐湖等环境中钢筋混凝土结构耐久性,通过试验与理论相结合探究氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂特性。通电腐蚀5%(质量分数)NaCl、5%NaCl+5%Na₂SO₄溶液中钢筋混凝土试件,对比分析混凝土表观形貌、钢筋锈蚀特征。设计伴随的混凝土腐蚀试验,类比保护层腐蚀劣化,分析混凝土力学性能。结果表明：硫酸盐的存在改变胀裂前混凝土形貌,使得单一氯盐侵蚀下的“白须”消失,表面粉化并出现盐结晶,延长胀裂时间;复合侵蚀下钢筋锈蚀率低于单一氯盐侵蚀,二者均显著低于法拉第定律理论值;锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率线性相关,硫酸盐的存在增大裂缝随钢筋锈蚀发展的速率;通电环境中,受腐蚀混凝土的抗压强度先升高后降低,劈裂抗拉强度不断降低。提出受腐蚀混凝土的抗拉强度演化经验公式。在经典锈胀模型的基础上考虑锈蚀产物对裂缝的填充作用,并将硫酸盐的影响考虑至混凝土抗拉强度、钢筋腐蚀电流密度中,建立复合侵蚀下钢筋混凝土胀裂时间预测模型,并验证了模型的有效性。     

荷载作用下道路混凝土硫酸盐腐蚀特性研究

利用应力腐蚀与腐蚀疲劳加载装置,在不同的腐蚀环境和加载方法条件下,对道路混凝土进行硫酸盐静态腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀研究。通过物理性能及SEM测试研究破坏过程中道路混凝土的抗弯拉强度、传播声时及微观结构。研究结果表明:道路混凝土的硫酸盐侵蚀过程是一个长期而缓慢的变化过程,但荷载的作用加速了道路混凝土的劣化,按其破坏作用大小为:疲劳腐蚀应力腐蚀硫酸盐静态腐蚀;硫酸盐种类对荷载-硫酸盐腐蚀作用下道路混凝土性能有明显的影响,硫酸钠腐蚀损伤大于硫酸镁。     

凝灰岩机制砂混凝土抗低温硫酸盐侵蚀性

为了研究低温环境下凝灰岩机制砂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性的影响,结合腐蚀介质及低温环境特点,采用10±1℃的硫酸钠/硫酸镁复合溶液模拟服役环境;利用电脉冲加速腐蚀介质迁移,对比分析腐蚀前、后试样的强度变化、腐蚀产物的物相等.结果表明:凝灰岩机制砂拌制试件比河砂拌制试件更容易受到低温硫酸盐侵蚀破坏;一定掺量的氢氧化钡可改善试件的抗硫酸盐侵蚀能力,但当掺量高于4%时,改善作用开始降低;低温硫酸盐侵蚀后机制砂拌制试件的腐蚀物以碳硫硅酸钙为主,河砂拌制试件的腐蚀物以钙矾石为主.从凝灰岩石粉的物相及机制砂混凝土孔结构探讨抗低温硫酸盐侵蚀能力弱化原因.该研究可以为硫酸盐区划环境下机制砂混凝土的耐久性设计提供一定参考.     

硫酸盐腐蚀后混凝土单轴受压本构关系

为了研究硫酸盐侵蚀环境下混凝土力学性能的变化,对受硫酸盐腐蚀的普通混凝土进行单轴受压实验.通过实验室加速腐蚀的实验方法,测定不同腐蚀时期的混凝土的应力应变全曲线,研究受腐蚀混凝土应力-应变曲线上的几个特征值(峰值应力及应变、弹性模量、割线模量、拐点应力及应变、收敛点应力及应变)随腐蚀程度变化的规律,对腐蚀后混凝土的应力应变全曲线进行拟合.结果表明:随腐蚀的进行,混凝土峰值应力、弹性模量先增加后减小,而峰值应变是先稍微有所减小,而后急剧增大;该实验条件下获得了受腐蚀后混凝土应力应变曲线上各特征值与峰值应力fc′的关系式,建立了曲线上升段参数αa的数学表达式.可以以受腐蚀混凝土的强度为基本参数,分别求解受腐蚀混凝土峰值应变、弹性模量,上升段曲线拟合参数、拐点应力以及收敛点应力.从而得到受腐蚀混凝土一系列的力学参数和本构关系.     

不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀试验

为研究不同环境条件下混凝土构件氯离子侵蚀劣化规律,开展弯拉应力构件的氯离子浸泡侵蚀试验和无应力构件的盐雾侵蚀试验.基于氯离子质量分数、构件弯拉强度及弯拉应变等测试结果,研究了侵蚀时间、环境温度、应力水平、环境氯离子质量分数及侵蚀方式等因素对氯离子扩散特征和构件抗弯性能的影响.试验结果表明:浸泡环境中混凝土内部氯离子质量分数较盐雾环境高;试件内部氯离子质量分数随腐蚀时间、环境温度、环境氯离子质量分数及应力水平的增大而增大;氯离子扩散系数随应力水平和环境温度的提高而增大;在较低应力水平、较低环境温度和较短的侵蚀时间内,混凝土构件极限弯拉强度有小幅度上升趋势,然后随侵蚀时间的增长而衰减;混凝土构件的极限弯拉应变随各影响因素的增大而降低.研究结果可为钢筋混凝土构件在氯盐侵蚀环境下的耐久性评估及设计提供依据,具有一定工程实际意义.     

海洋环境下腐蚀混凝土力学性能研究进展

针对海水的主要侵蚀介质(氯盐和硫酸盐),通过分析国内外关于侵蚀介质与混凝土材料化学反应和物理结晶作用的研究,总结了受腐蚀混凝土的劣化机理。重点介绍了受腐蚀混凝土力学性能(强度、弹性模量等)、本构关系的试验和理论模型研究现状,评述了掺入方式、溶液浓度、侵蚀龄期等对混凝土力学性能的影响,分析了各理论模型的理论基础和使用条件。最后提出了当前受腐蚀混凝土研究中存在的问题和下一步的展望。     

模拟地下水压力作用下混凝土硫酸盐腐蚀行为研究

针对地下混凝土结构的耐久性问题,利用室内模拟试验技术,研究不同地下水静水压力(0、0.1和0.2 MPa)和粉煤灰掺量(10%、25%和40%)对混凝土受硫酸盐腐蚀的影响,测定了混凝土腐蚀60 d后的腐蚀深度和力学性能指标(抗压强度和动弹性模量)。试验结果表明,混凝土的硫酸盐腐蚀深度随粉煤灰掺量的增加而线性降低;随地下水压力的增加近似呈线性增加。混凝土的抗压强度和动弹性模量随粉煤灰掺量的增加而降低,随地下水压力的增加而略有提高。此外,对混凝土抗压强度和超声波速的相关性进行分析,结果表明粉煤灰和水压力对抗压强度与超声波速关系的影响不明显;通过回归分析建立了硫酸盐腐蚀后混凝土抗压强度和超声波速的指数关系模型。     

溶液浓度和温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度影响

通过大量试验,采用强度损失、试件的长度变化和重量损失3种判定指标研究了溶液浓度和温度对硫酸盐侵蚀速度的影响。结果表明:侵蚀破坏速度随着溶液浓度增大和温度的提高而加快,但当浓度和温度超过某一数值后继续增加,侵蚀破坏的速度反而减慢。在各种影响因素下,硫酸钠侵蚀破坏的速度比硫酸镁侵蚀快。对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数。     

掺矿物掺合料盾构管片混凝土的高温性能研究

混凝土作为盾构隧道中钢筋混凝土管片结构的关键组成部分,与钢筋混凝土结构的稳定性与耐久性密切相关,而不同矿物掺合料制备的混凝土性能存在差异。在800℃条件下,以所设计的混凝土钢筋保护层厚度处(50 mm)温度达到250℃的时间确定为耐火极限,研究了不同矿物掺合料制备的盾构管片混凝土在高温作用下的性能。结果表明:混凝土试件在经历高温作用时,其中心处的温度变化速率包括成峰,波动和平稳三个阶段。掺加25%矿粉试件(J2)的耐火极限为19 min,爆裂面积为7.06 cm2,测试结果优于纯水泥体系试件(J0)和掺加20%粉煤灰试件(J3)。J0,J2和J3达到耐火极限后冷却36 h的物理力学性能损失率相近:抗压强度损失率约为50%,弹性模量损失率约为40%。此外,J0,J2和J3的超声波声速值约为2.5 km/s。     

Form and mechanism of sulfate attack on cement-based material made of limestone powder at low water-binder ratio under low temperature conditions

The development of strength and the form of attack of cement-based material made of limestone powder at low water-binder ratio under low-temperature sulfate environment were studied. The results indicate that when water-binder ratio is lower than 0.40, the cement-based material with limestone powder has insignificant change in appearance after being soaked in 10% magnesium sulfate solution at low temperature for 120 d, and has significant change in appearance after being soaked at the age of 200 d. Expansion damage and exfoliation occur on the surface of concrete test cube at different levels. When limestone powder accounts for about 28 percent of cementitious material, with the decrease of water-binder ratio, the compressive strength loss has gradually decreased after the material is soaked in the magnesium sulfate solution at low temperature at the age of 200 d. After the specimen with the water-binder ratio of less than 0.4 and the limestone powder volume of greater than 20% is soaked in 10% magnesium sulfate solution at low temperature at the age of 200 d, gypsum attack-led destruction is caused to the concrete test cube, without thaumasite sulfate attack.     

硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的改善作用

将水泥净浆试件在5%Na2SO4溶液中长期浸泡,用试件强度随浸泡时间的变化和试件中物相的XRD分析,研究了硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响.在Na2SO4溶液侵蚀下,普通硅酸盐水泥净浆试件强度随浸泡时间先增长,然后急剧降低;外观和XRD相分析表明,其原因是由于形成了膨胀性钙矾石,造成试件开裂破坏;加入硅灰的水泥净浆试件强度损失明显减小,尤其是抗折强度没有降低,其抵抗强度下降系数还略有增加;原因是由于硅灰的稀释作用和火山灰效应减少了水泥净浆中Ca(OH)2的量,从而降低了水泥净浆试件在硫酸盐溶液侵蚀下形成的膨胀性钙矾石的量.因而,硅灰对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有改善作用.     

Healing effectiveness of cracks rehabilitation in reinforced concrete using electrodeposition method

An electrodeposition method and its experimental device for rehabilitation of cracks in reinforced concrete were proposed. Porous concrete is proposed to simulate cracked concrete, and mass increment, permeation coefficient and sound velocity of ultrasonic wave were used to be evaluating indicators of healing effectiveness of crack rehabilitation in this method. Effect of currency density, concentration of electrolyte solution on healing effectiveness of porous reinforced concretes with different total void ratio was studied. The experimental results indicate that the simulation of porous concrete for cracks can reflect the healing effectiveness of electrodeposition method effectively, Total void ratio of porous concrete has little effect on healing effectiveness of electrodeposition at early ages. The higher the currency density or concentration of electrolyte solution is, the higher the electrodeposition rate and sound velocity in porous concrete are, and the lower the permeation coefficient of porous concrete will be. Mg（OH）2 crystals produced in high current density are large, thin sheet-shaped and arranged loosely.     

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.     

氯盐对灌注桩混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响

复杂盐渍环境多种离子侵蚀灌注桩混凝土等现浇混凝土结构的腐蚀规律研究较少.文中对未经标准养护的混凝土试块进行全浸泡侵蚀试验,模拟混凝土灌注桩受硫酸盐及氯盐共同作用的侵蚀过程,探讨氯盐对现浇混凝土硫酸盐腐蚀规律的影响.结果发现,混凝土试块受侵蚀的前7 d,其抗压耐蚀系数均高于1,之后呈现先增大后减小的趋势;侵入混凝土试块中的硫酸根离子随着侵入深度的增加逐渐减小,并且越向深处侵入混凝土内部的硫酸根离子含量衰减速度越快;氯离子的存在抑制了硫酸根离子在混凝土内部的扩散,且加速了硫酸根离子随深度的衰减速度.由于氯离子的先期反应阻碍了石膏型硫酸盐侵蚀发生,从而减少了硫酸盐对于混凝土侵蚀所造成的强度损失,氯盐含量低时效果最明显.     

掺合料混凝土抗硫酸盐性能及评价方法

研究了硅灰、矿渣微粉和粉煤灰三种常用矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐腐蚀能力的影响。试验结果表明:三种矿物掺合料均可改善混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力,作用效率由高至低依次为:硅灰>矿渣>粉煤灰;掺合料混凝土中砂浆膨胀值发展与混凝土硫酸盐腐蚀程度有良好相关性,采用混凝土中砂浆的膨胀值和抗压强度比两项指标能较准确的评价混凝土抗硫酸盐腐蚀的能力。