受损轻骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

运用干湿循环的实验方法研究了LC30基准轻骨料混凝土及损伤度为0～0.1、0.1 ～0.2、0.2 ～0.3的受损轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀的性能,以相对动弹性模量为评价指标,分析了损伤度对基准轻骨料混凝土、掺粉煤灰轻骨料混凝土及掺聚丙烯纤维轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,并建立了以粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量为指标的轻骨料衰变损伤模型.     

初始损伤对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律,根据超声波波速变化定义初始损伤度,利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制,使初始损伤出现5个不同梯度:0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验,以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标,并借助微观形貌分析和化学组成分析,系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,探讨了影响机理,建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明,在整个侵蚀过程中,随着侵蚀时间的延长,喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小,基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后,试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后,初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%,相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件,损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀,内部微裂纹较基准组略多,但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落,内部出现了大量贯穿裂缝,裂缝较宽且深,反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高,侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子,所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.94以上,可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。     

混凝土抗硫酸盐腐蚀性的试件尺寸选取

采用2种不同尺寸的混凝土试件进行室内混凝土抗硫酸盐腐蚀性快速破坏试验,寻求适用于室内混凝土抗硫酸盐腐蚀性快速破坏试验的最合理的混凝土试件尺寸。结果表明:采用尺寸为100mm×100mm×400mm的混凝土试件比采用尺寸为40mm×40mm×160mm的混凝土试件进行抗硫酸盐腐蚀性快速破坏试验的试验结果具有较好的准确性。     

混凝土硫酸盐腐蚀加速试验制度的评价

采用同一强度等级、同一尺寸的混凝土试件进行不同干湿循环制度的加速硫酸盐腐蚀试验,寻求适合于试验室进行的快速硫酸盐腐蚀干湿循环制度。结果表明:混凝土在制度2下,ω1能反映混凝土性能劣化或失效的过程,ω2也能反映混凝土性能劣化的状态,ω1和ω2对混凝土性能劣化状态的评定结果一致性较好;在实验室进行混凝土耐久性检测时,采用制度2能够有效缩短试验时间,较早得到试验结果,推荐在实验室进行混凝土耐硫酸盐腐蚀性预测实验时使用制度2的干湿循环。     

卤水环境下离子侵蚀对HPC强度的影响研究

本文针对青海省西宁市兴建轨道交通工程中混凝土耐久性的研究,配制了不同配合比的HPC,记录并分析了其在2年腐蚀期内的抗压与抗折强度随腐蚀龄期的变化规律.结果表明:在卤水腐蚀环境下混凝土的抗折与抗压强度在0.5-1.0a、1.0-1.5a、1.5-2.0a这3个时间段内的变化与离子侵蚀密切相关,抗折强度在龄期内表现为增强,抗压强度表现为降低;标号为Ca50z的HPC试件为最佳配合比,表现了良好的抗腐蚀性;矿物掺合料的掺加能有效的提高混凝土的抗腐蚀性能;硫酸根离子侵蚀导致混凝土的损伤是其抗压强度下降的原因之一,且氯离子能够减缓硫酸盐侵蚀破坏的速度.     

纳米改性混凝土抗硫酸盐腐蚀性能试验研究

为了分析纳米碳酸钙掺量和硫酸钠溶液腐蚀时间对纳米改性混凝土使用性能的影响规律,制备了5组不同纳米碳酸钙掺量的纳米改性混凝土试件,开展了0～300 d的硫酸钠溶液腐蚀试验,测试了不同纳米碳酸钙掺量和硫酸钠溶液腐蚀时间下的力学性能和抗硫酸盐腐蚀性能。研究结果表明：(1)纳米改性混凝土的抗压强度、抗折强度均随泡硫酸盐溶液时间的增长而上升;(2)随着浸泡硫酸盐溶液时间的增大,纳米碳酸钙添加对混凝土的质量损失率有显著改善;(3)纳米碳酸钙添加可以有效降低混凝土硫酸盐溶液腐蚀层的厚度;(4)纳米改性混凝土中纳米碳酸钙最佳掺量为1.8%。     

基于不同胶凝材料钢筋混凝土耐腐蚀性试验研究

针对混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,以普通硅酸盐水泥和镁水泥作为胶凝材料,制作了钢筋裸露和涂有环氧树脂涂层的4种钢筋混凝土试件,将其浸泡在氯盐、硫酸盐及镁盐的耦合溶液中,利用电化学方法得到极化曲线和交流阻抗谱,通过塔菲尔外推法进行非线性最小二乘法拟合计算得到腐蚀电流密度、腐蚀电位、腐蚀速率等相关评价指标来衡量混凝土中钢筋锈蚀情况.结果表明:长期浸泡在耦合盐溶液中,普通硅酸盐水泥和镁水泥钢筋混凝土试件都发生了较严重的腐蚀,普通硅酸盐水泥的抗腐蚀性优于镁水泥;在钢筋表面涂有GHT涂层可极大地降低钢筋的腐蚀速率;镁水泥GHT涂层混凝土试件的抗腐蚀性能劣于硅酸盐GHT涂层混凝土试件但优于硅酸盐裸露钢筋混凝土.     

全浸泡作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水胶比混凝土试件在(20 ±2)℃全浸泡作用下的抗硫酸盐侵蚀性能.试验制作了0.32与0.36两种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及矿粉-硅灰复掺的混凝土试件,试件标养28 d后,测定了各试件在(20 ±2)℃的3%Na2SO4溶液中全浸泡侵蚀的抗压侵蚀系数、相对动弹性模量,并且测定了侵蚀240 d后混凝土的含气量和连通孔隙率,对混凝土在(20 ±2)℃下的抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价.结果表明:在(20 ±2)℃全浸泡作用下,(1)混凝土抗硫酸盐侵蚀性能E>A>B,中抗硫水泥主要通过限制C3A的含量,进而改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,不一定在任何环境下都适用;(2)0.36水胶比混凝土抗硫酸盐侵蚀性能低于0.32水胶比混凝土,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;(3)低水胶比混凝土复掺矿粉-硅灰后抗硫酸盐侵蚀性能得到显著的提高;(4)混凝土抗压侵蚀系数和相对动弹性模量高度相关,侵蚀240 d后,不同配比混凝土的含气量与连通孔隙率趋势极为接近,相关系数为0.93,因此可以合理选择试验评价指标,减少原材料浪费和试验工作量.     

KH 560改性偏高岭土基地聚合物耐久性能研究

采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH 560)对偏高岭土基地聚合物进行改性，研究了KH 560用量对改性地聚合物制备的砂浆试件抗压强度、抗折强度、抗冻性能、抗硫酸盐腐蚀性能和结构密实程度的影响，并利用扫描电子显微镜、红外光谱、介孔分析等手段表征了产物结构。结果表明，添加适量KH 560能提高偏高岭土基地聚合物的抗压强度、抗折强度、抗冻性能、抗硫酸盐腐蚀系数和结构密实程度。对于KH 560改性地聚合物来说，随着KH 560用量从1%增至4%,抗压强度和抗折强度均逐渐降低，100次冻融循环后的质量损失率和抗压强度损失率升高，干湿循环28 d后的质量损失率升高、抗硫酸盐腐蚀系数降低，总孔容升高，介孔平均直径增大，结构的密实程度降低；当KH 560用量为1%时，改性地聚合物的耐久性能较佳，抗压强度为43.52 MPa,抗折强度为6.98 MPa, 100次冻融循环后质量损失率为4.47%、抗压强度损失率为17.76%,干湿循环28 d后的质量损失率为0.75%、抗硫酸盐腐蚀系数为0.93,总孔容为0.142 cm²/g,介孔平均直径为7.003 nm。     

利用超细粉煤灰提高混凝土耐久性的试验研究

采用ASTMC44 1,C12 0 2、C10 12方法检测分析了超细粉煤灰在抑制混凝土碱骨料反应、Cl-扩散与渗透以及提高混凝土抗硫酸盐腐蚀等方面的作用和机理。试验表明 ,利用超细粉煤灰等量取代 2 5 %～ 3 0 %的水泥 ,可将玻璃砂为骨料的砂浆 14天膨胀率降到 0 .1%以内 ,有效抑制混凝土碱骨料反应 ;粉煤灰等量取代 3 0 %水泥 ,可将水灰比小于0 .42的混凝土 5 6天导电量降低到 10 0 0库仑以下 ,提高其抗Cl-渗透的性能。但在抗硫酸盐腐蚀检测中 ,根据ASTMC10 12试验方法 ,质量损失与砂浆棒膨胀率的结论不太一致 ,而适当降低水灰比 ,加强早期养护 ,则是提高混凝土抗硫酸盐腐蚀的重要手段     

碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究

采用干湿循环的试验方法研究碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.以质量变化和相对动弹模量作为评价指标,研究了不掺加矿物掺合料(BMSC)、掺加30％粉煤灰(BMSC-F)碱式硫酸镁水泥和普通硅酸盐水泥(POC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.结果表明:干湿循环前期,混凝土的质量缓慢增加;后期,混凝土的质量损失比较明显.在干湿循环的环境下,BMSC混凝土的Erd变化包括以下4阶段:上升段,缓慢下降段,线性上升段,加速下降段;POC混凝土的Erd随着干湿循环次数的增加,呈现先升高后下降的趋势.同等条件下,BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能优于POC混凝土;掺加粉煤灰有利于提高BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力.     

高性能混杂纤维增强膨胀混凝土在硫酸镁溶液中的抗腐蚀性能

采用自然浸泡和于湿循环的方法,研究了粉煤灰混凝土(FAC)、高性能混凝土(HPc)和高性能混杂纤维增强膨胀混凝土(mPHFREC)在5％硫酸镁溶液中的相对动弹性模量变化和质量损失规律.实验结果表明:硫酸镁环境对混凝土具有严重腐蚀性;干湿循环加速混凝土的表面剥落,对混凝土的抗硫酸镁腐蚀性能有劣化作用.在5％硫酸镁中自然浸泡,HPHFREC2具有优良的抗腐蚀性能,三元纤维混杂起到良好的增韧阻裂作用;在干湿循环+硫酸镁双重破坏因素作用下,HPC有较好的抗腐蚀性能,而HPHFREC的纤维增强效果不佳,表面剥落严重,抗腐蚀性能不理想.     

再生混凝土抗硫酸盐侵蚀机理及可靠性分析

通过不同质量掺量的再生粗骨料(0%、30%和50%)和再生细骨料(0%和15%)来制备再生骨料混凝土(RAC),研究硫酸盐干湿循环试验中RAC质量和相对动弹性模量的劣化规律,并评判不同掺量下RAC抗硫酸盐侵蚀的能力。结果表明:随硫酸盐干湿循环次数的增加,相对动弹性模量先增大后减小,质量损失率则先下降后上升;干湿循环80 次时,再生粗骨料混凝土的相对动弹性模量最大损失达60%,质量最多增长0.43%。此外,利用一元Winner分布建立可靠度模型,对硫酸盐干湿循环下RAC的演变规律进行评判,并结合扫描电镜(SEM)试验对侵蚀后的RAC微观形貌进行分析。     

混杂纤维混凝土的耐硫酸盐腐蚀性能研究

为了研究混杂纤维混凝土抗硫酸盐腐蚀性能,对聚乙烯纤维(PE)与聚丙烯粗合成纤维(HPP)混凝土进行硫酸盐干湿循环腐蚀和长期浸泡侵蚀试验,采用形貌损伤、质量损失、相对动弹性模量和抗压强度等宏观测试方法研究了混杂纤维混凝土耐硫酸盐腐蚀性能,并结合SEM微观结构测试技术分析了其腐蚀机理.结果表明:不同纤维掺量的混凝土在硫酸盐腐蚀作用下均出现了不同程度的损伤,其干湿循环的腐蚀作用较长期浸泡腐蚀混凝土的腐蚀损伤更为明显;长期浸泡腐蚀作用时,450 d素混凝土抗压强度可达到60 MPa,各纤维混凝土抗压强度均可达到70 MPa,但在干湿循环腐蚀作用下,聚乙烯纤维和聚丙烯粗合成纤维以0.8%+1.2%掺入时,混凝土抗压强度也可达到70 MPa;纤维对于混凝土内部结构应力的缓解,孔隙、通道等缺陷的分散以及纤维之间的捆绑桥联都显著的提高了混凝土抗硫酸盐腐蚀性.     

干湿循环-硫酸盐耦合作用下混凝土相对动弹模灰熵关联度分析

为研究混凝土在干湿循环与硫酸盐耦合作用下的损伤劣化,本文以相对动弹模为测试指标,通过试验研究了混凝土的相对动弹模在各个不同影响因素(粉煤灰的掺量、水胶比、Na2SO4的浓度、先期养护时间、不同的干湿循环制度(烘浸时间比))下随腐蚀龄期的演变规律.采用灰熵关联度理论分析了在不同腐蚀龄期各影响因素对混凝土相对动弹模的关联程度.结果表明:在干湿循环与硫酸盐耦合作用下,随着腐蚀龄期的增长,混凝土发生不同程度的损伤劣化,混凝土的相对动弹模也表现出不同程度的下降.不同腐蚀龄期,相对动弹模各影响因素的灰熵关联度排序是一致的.各影响因素对相对动弹模的灰熵关联度由大到小的排序为:水胶比、Na2SO4的浓度、不同的干湿循环制度(烘浸时间比)、先期养护时间、粉煤灰的掺量.     

盐碱与冻融耦合作用下再生混凝土耐久性试验研究

通过再生混凝土在3.5%NaCl、3.5%Na2SO4、3.5%NaCl+3.5%Na2SO4和水四种溶液中的冻融循环试验,分析再生混凝土在同浓度不同种类盐碱溶液中经过不同冻融次数后(N)的质量变化(△m)和动弹性模量变化(△E) ,绘制N-△m和N-△E的曲线.同时,设置单掺10%、20%粉煤灰和2%、4%硅灰为对照组,研究粉煤灰和硅灰组分别在3.5%NaCl和3.5%Na2SO4环境下混凝土的抗冻性能规律.结果表明:氯盐环境中,随冻融次数的增加,混凝土表面剥削、开裂现象明显,质量和动弹性模量损失严重,而硫酸盐环境中,冻融前期混凝土内部生成水化产物使质量增加,表面膨胀开裂,后期质量和动弹性模量急剧下降,与浓度3.5%氯盐盐冻相比,硫酸盐盐冻动弹性模量损失更大.冻融破坏强度由强到弱排序为氯盐冻、硫酸盐冻、复合盐冻、水冻;掺入粉煤灰后,氯盐环境下的混凝土抗冻性反而下降,10%掺量优于20%掺量.掺入硅灰后,硫酸盐环境下再生混凝土抗冻性提高,破坏程度要比水冻小,4%掺量优于2%掺量;最后分析了混凝土腐蚀机理.     

低温干湿循环条件下砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水胶比水泥砂浆试件在低温干湿循环条件作用下的抗硫酸盐侵蚀性能.试验制作了0.36与0.5两种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及矿粉-硅灰复掺的水泥砂浆试件,检测了试件标养28 d后的孔结构及各试件在(5±1)℃的3％Na2 SO4溶液中干湿循环后的强度、动弹性模量变化情况,对砂浆在低温干湿循环条件下的抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价,并分析了检测指标间的相关性.结果表明:低温干湿循环条件下,0.5水胶比砂浆抗硫酸盐侵蚀性能低于0.36水胶比砂浆,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;低水胶比砂浆复掺矿粉-硅灰后抗低温干湿循环条件下的硫酸盐侵蚀性能提升明显;两个水胶比砂浆的相对动弹模均与抗压强度高度相关.     

复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究

我国西北地区土壤及其地下水中含有大量侵蚀性离子,造成了再生混凝土结构耐久性能快速退化,严重制约着再生混凝土在主体结构中的应用。基于西北地区耐久性环境中侵蚀离子组成及区域气候环境特征,以7.5%(质量分数)MgSO₄-7.5%(质量分数)Na₂SO₄-5%(质量分数)NaCl为侵蚀介质,采用干湿交替方式,开展复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究。以粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料取代水泥,研究矿物掺合料搭配方式对再生混凝土耐久性能影响。采用XRD、FTIR、TG-DSC及SEM、EDS等表征手段,分析侵蚀产物矿物组成、含量及微结构变化,研究复合盐侵蚀再生混凝土损伤过程。随着干湿交替次数增加,再生混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度及损伤层厚度的变化规律与矿物掺合料搭配方式有着显著的相关性。随着侵蚀离子的不断扩散,混凝土碱度降低,在表面依次形成了以水镁石、石膏及钙钒石为主要产物的致密侵蚀产物层,短暂阻碍了侵蚀离子进一步扩散。随着侵蚀产物不断堆积及无胶凝性水化硅酸镁的形成,在膨胀应力及盐结晶压力共同作用下,再生混凝土表面大量剥蚀并开裂,耐久性能快速退化。     

冻融循环对混凝土酸雨侵蚀损伤进程的影响

基于混凝土相对表面弹性模量和相对动弹性模量损伤退化曲线的测定,研究了冻融循环对混凝土酸雨侵蚀损伤进程的影响.结果表明:冻融循环使得混凝土在酸雨腐蚀初期的性能上升阶段缩短,提前进入损伤下降阶段,同时使得酸雨对混凝土的损伤速率增大,且随着冻融循环次数和酸雨酸度的增大而不断增大.微观测试分析表明冻融循环加快酸雨对混凝土的损伤进程主要是源于冻融循环引发的冻胀应力可加快混凝土表面腐蚀产物的脱落以及内部新裂缝的产生,并促使已有微裂缝扩展以至贯通,从而为酸雨侵蚀介质的进一步侵入提供快速通道.