硫酸盐腐蚀后混凝土力学性能研究

采用我构件的试验方法,将长期在硫酸盐介质侵蚀作用下的钢筋混凝土构件从工作现场拆卸下来进行全面的试验研究。结果试验,从理论上分析了腐蚀介质对混凝土的腐蚀作用,研究了受腐蚀混凝土力学性能。     

硫酸盐腐蚀后混凝土力学性能研究

采用替换构件的试验方法,将长期在硫酸盐介质侵蚀作用下的钢筋混凝土构件从工作现场拆卸下来,进行全面的试验研究．结合试验,从理论上分析了腐蚀介质对混凝土的腐蚀作用,研究了受腐蚀混凝土力学性能．提出硫酸盐腐蚀后混凝土内部存在膨胀内应力,腐蚀后混凝土抗压强度较腐蚀前略有提高,并给出腐蚀后混凝土强度计算模型     

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.     

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。     

硫酸盐侵蚀环境因素对混凝土性能退化的影响

考虑硫酸盐侵蚀的阳离子类型、侵蚀溶液浓度、侵蚀溶液的PH值等环境因素影响，研究了环境因素对受硫酸盐腐蚀的混凝土性能退化的影响，对在不同侵蚀环境下受腐蚀混凝土试件的抗压强度、抗折强度进行了测试，实验结果表明，在腐蚀后期硫酸钠溶液中混凝土强度降低幅度比在硫酸镁溶液中混凝土强度降低幅度大；随腐蚀溶液浓度的增大和pH值的降低，混凝土强度衰减率增大，对各种环境条件下不同腐蚀阶段的混凝土进行了超声声速测试，测试结果表明：随混凝土强度的降低，超声波在混凝土中的传播速度降低，两的变化规律具有一致性，超声声速的变化可以反映不同腐蚀程度混凝土强度的变化情况。     

硝酸侵蚀喷射混凝土NO_3~-扩散研究

以一般大气环境喷射混凝土衬砌长大公路隧道为背景,以汽车尾气中氮氧化物与水的主要产物硝酸为侵蚀介质,开展喷射混凝土硝酸浸泡试验,研究喷射混凝土衬砌结构耐久性能退化规律.采用固液萃取法和电化学分析法,测试侵蚀喷射混凝土pH值和NO_3~-含量,分析浸泡龄期、硝酸溶液pH值、钢纤维和混凝土成型方式等因素对喷射混凝土pH值和NO_3~-扩散的影响,研究硝酸侵蚀喷射混凝土物理力学性能劣化机理.结果表明,硝酸侵蚀喷射混凝土pH值高于模筑混凝土,而NO_3~-含量较低,喷射混凝土硝酸侵蚀耐久性优于模筑混凝土.侵蚀溶液pH值不大于2时,钢纤维喷射混凝土pH值和NO_3~-含量分别大于和小于普通喷射混凝土.综合分析钢纤维喷射混凝土物理力学性能、pH值及NO_3~-含量,钢纤维对提升低pH值硝酸侵蚀喷射混凝土耐久性能具有明显的作用.     

腐蚀环境中混凝土桩基耐久性研究进展

腐蚀环境中地下混凝土结构的耐久性问题一直是国内外研究的热点问题之一.针对海洋和近海氯盐侵蚀环境与内陆盐湖和盐碱地硫酸盐侵蚀环境中地下混凝土结构的耐久性问题,分别从混凝土侵蚀机理、侵蚀性离子扩散机制、钢筋锈蚀机理、混凝土强度和刚度损伤等几个方面总结和归纳了当前国内外的研究现状,探讨了氯盐侵蚀环境和硫酸盐侵蚀环境中地下混凝土结构的损伤特性和劣化机制.在此基础上,考虑PHC预制管桩和现浇钻孔灌注桩的制作养护工艺,分别论述了海工环境中水平受荷PHC管桩和盐渍土环境中竖向受荷钻孔灌注桩的侵蚀劣化机理,进而结合海工环境中水平受荷PHC管桩和盐渍土环境中竖向受荷钻孔灌注桩的承载机制,探讨了各自承载特性的退化规律,总结了海工环境中水平受荷PHC管桩和盐渍土环境中竖向受荷钻孔灌注桩寿命的预测方法.最后,基于当前腐蚀环境中钢筋混凝土桩基耐久性研究现状,笔者根据自己的见解提出了今后的研究思路和方向,以期为腐蚀环境中和复杂应力条件下钢筋混凝土桩基的耐久性研究以及今后相应规范的制定提供一定参考.     

混凝土的酸和冻融双重腐蚀效应与破裂特征

为了研究混凝土在各种侵蚀环境条件下的力学特性，采用模拟试验的方法进行了混凝土在酸腐蚀和冻融循环共同作用下的破裂过程试验，采用高精度数码照相机实时观测混凝土试件的荷载破裂过程，探讨了不同pH值和冻融循环次数下混凝土的表面侵蚀特征和力学性能，对酸和冻融双重腐蚀下混凝土的破裂过程进行了分析，得到了一些有益的结果.为进一步分析复杂环境下混凝土的内部损伤演化规律和本构模型的建立奠定了基础.     

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.     

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。