西北复合盐侵蚀环境衬砌喷射混凝土离子扩散研究

中国西北地区盐渍土广泛分布,侵蚀性离子与喷射混凝土衬砌接触并向其内部扩散,经过一系列物理化学作用,形成高溶解性、膨胀性及无胶凝性侵蚀产物,破坏喷射混凝土微观结构,造成衬砌结构耐久性退化。采用干湿交替制度,模拟西北地区自然环境;以5%Na₂SO₄+5%MgSO₄+3.5%NaCl(质量百分比)混合溶液为侵蚀介质,模拟盐渍土及其地下水中的离子组成及含量,开展复合盐侵蚀喷射混凝土耐久性试验,测试混凝土pH值,水溶性Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺含量及酸溶性SO₄^2-含量。结果表明:干湿交替次数增大,混凝土pH值,水溶性Ca²⁺含量降低,水溶性Cl^-、SO₄^2-及酸溶性SO₄^2-离子含量增大。Mg²⁺扩散导致混凝土侵蚀区pH值明显降低。但随着深度增大...     

“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输行为

研究了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土在Mg²⁺、SO₄^2-共同作用下Cl^-的传输规律，建立了“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土Cl^-传输模型.结果表明：Cl^-沿半浸泡混凝土高度方向由下而上传输的同时也由表层向中心传输，其在混凝土内部的含量呈类抛物面分布；SO₄^2-的存在会加快Cl^-在混凝土中的传输，而Mg²⁺的加入会抑制Cl^-的传输，导致混凝土在相同高度及深度处的Cl^-含量小于SO₄^2-与Cl^-共同作用下的Cl^-含量；本文建立的“灯芯效应”下珊瑚骨料混凝土氯离子传输模型计算结果与实测结果吻合良好.     

工业废渣–水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀性能

利用高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、电石渣等工业废渣协同水泥固化方法,通过标准养护试样、清水及硫酸盐溶液浸泡试样的表观形貌、无侧限抗压强度、X射线衍射和扫描电镜等测试,揭示工业废渣–水泥协同固化土的力学性能、微观结构和化学反应机制。结果表明：硫酸镁对工业废渣–水泥协同固化土侵蚀效果大于硫酸钠;较纯水泥土而言,工业废渣的加入能够延缓硫酸盐侵蚀作用;经硫酸镁溶液浸泡后,固化土强度在7 d内有一定增长,之后随龄期增加而持续降低,强度保留系数高低依次为高炉矿渣>硅灰>粉煤灰>电石渣;硫酸钠环境下固化土受SO₄^2-离子侵蚀作用,硫酸镁环境下受SO₄^2-侵蚀和Mg²⁺胶结弱化双重作用,导致固化土孔隙增大,侵蚀产物生成量与工业废渣中CaO含量有关。最后,建立了硫酸盐环境下固化土微观反应机制模型,可为工业废渣–水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀研究提供理论依据。     

UASB中厌氧污泥脱铵及与硫酸盐还原的关系

在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)建立硫酸盐还原厌氧氨氧化反应过程中,研究了厌氧颗粒污泥对无机废水中铵及硫酸盐的脱除效能,探究了硫酸盐还原与厌氧脱铵的转化途径和机理。结果表明,反应器启动初期NH₄⁺-N与SO₄^2--S即有脱除,平均去除率分别为22.10%和14.83%;中期(运行76 d后)NH₄⁺-N脱除量增加,SO₄^2--S脱除量逐渐减少;后期NH₄⁺-N脱除量最高达到30.79 mg/L,SO₄^2--S基本无脱除。除硝化反应外,H₂O₂以及Anammox反应均可提高NH₄⁺-N的脱除量,且增加HCO₃^-浓度有利于NH₄⁺-N的转化。反应器内出现...     

外源硫输入对城市水体黑臭化的诱导效应

基于雨水管网实际污染情况,分别向水中输入S^2-及SO₄^2-进行模拟实验,通过分析上覆水和底泥中氮、硫等污染物赋存及变化,探究外源硫及其与有机碳源耦合对水体黑臭化的诱导效应。结果表明,输入S^2-(1～10 mg/L)后第12天,各组上覆水的NH₃-N、S^2-和底泥酸性挥发性硫(AVS)均有积累并出现黑臭,且输入的S^2-量越大,积累越多,黑臭越重。S^2-耦合有机碳源(TOC为100 mg/L)通过迅速消耗DO显著增加水中S^2-和底泥AVS,加速、加重水体黑臭。输入SO₄^2-(50～300 mg/L)后水中未出现黑色物质,但SO₄^2-≥100 mg/L时会诱导底泥释放NH₃-N,引发富营养化并间接导致黑臭。SO₄^2-耦合有机碳源可诱导间隙水SO<...     

硅酸盐水泥熟料和硅灰对磷建筑石膏耐水性和水化行为的影响

研究了单掺硅酸盐水泥熟料和复掺硅灰对磷石膏复合胶凝材料绝干强度、表观密度、吸水率、软化系数及SO₄^2-离子浸出浓度的影响，并对其水化行为进行了讨论。结果表明，复掺时，随着硅灰掺量的增加，试件表观密度、绝干强度和软化系数先增加后降低，而吸水率和SO₄^2-离子浸出浓度先降低后增加；最优配比为磷石膏85%、熟料15%、硅灰10%，比纯磷石膏绝干抗折、抗压强度提高182.8%、180.8%，吸水率降低37.7%，软化系数提高130.6%,SO₄^2-离子浸出浓度降低13.4%；单掺和复掺均提高了磷石膏浆体累积放热量，且随着硅灰掺量的增加，累积放热量降低；单掺和复掺均增多了硬化体小于10 nm的凝胶孔数量，减少了大于100 nm的大孔数量，且随着硅灰掺量的增加，孔隙率先减小后增大。     

树脂吸附法治理兰州新区灰土次生盐渍化试验研究

论文重点介绍掺入树脂后灰土易溶盐的减小情况。本试验是在查明了兰州新区灰土次生盐渍化机理的前提下进行的进一步试验,目的是用树脂治理次生盐渍化病害。通过试验发现了一种吸附树脂对盐渍土中的硫酸根离子有很好的吸附效果,故可以选择适宜的树脂吸附土中的SO₄^2-,从而治理因SO₄^2-引起的土壤膨胀病害。     

低湿环境下半浸泡混凝土的抗硫酸盐侵蚀研究

为探明低湿度环境对部分浸泡混凝土硫酸盐侵蚀行为的影响规律,开展了完全浸泡和低湿环境下部分浸泡在Na₂SO₄溶液中的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验。结果表明低湿环境下部分浸泡在Na₂SO₄溶液的侵蚀环境较完全浸泡具有更强的腐蚀性,其在干湿交替处易发生无水硫酸盐结晶腐蚀;低湿环境下部分浸泡的侵蚀制度中,Na₂SO₄溶液浓度越高、水胶比越大,混凝土遭受的硫酸盐侵蚀越严重。     

不同挂膜启动方式对复合硫填料自养脱氮效果的影响

为确定硫自养反硝化技术在工程应用中合适的启动方式，对比了变滤速接种挂膜、变滤速自然挂膜和固定滤速自然挂膜三种不同的挂膜方式对脱氮效果的影响。结果表明，接种挂膜在实际工程应用中没有显著优势，变滤速自然挂膜法的脱氮效果最好，其最大脱氮负荷为0.81kg/(m³·d)。通过分析pH、DO和SO₄^2-等参数的变化情况发现，挂膜过程会使出水pH降低，进水DO过高会抑制脱氮过程，一些好氧菌可能会利用溶解氧将硫单质氧化为SO₄^2-，使SO₄^2-平均增加量高于理论值。采用高通量测序手段对系统内微生物群落结构特征进行了分析，在属水平上反应器中进行硫自养反硝化的优势菌群有硫杆菌属(Thiobacillus)和热单胞菌属(Thermomonas)，相对丰度分别为6.38%和3.86%，与二沉池回流污泥的微生物群落结构相比存在明显的驯化过程。     

酸雨环境下钢筋混凝土框架梁抗震性能试验研究

为研究酸雨侵蚀环境中RC框架梁的抗震性能,设计了3组不同剪跨比（剪跨比分别为5.0、4.2、3.4）的RC框架梁,采用人工气候盐雾箱对其进行酸雨环境（pH值为3.0）加速侵蚀试验,随后对其进行拟静力试验,分析了不同酸雨酸化深度下的钢筋锈蚀程度和剪跨比对RC框架梁抗震性能的影响。结果表明：在酸雨溶液中的H⁺和SO₄^2-的共同侵蚀作用下,RC框架梁混凝土表面出现坑蚀小洞,且蚀洞随着侵蚀程度的增加而逐渐加重;当酸化深度小于混凝土保护层厚度时,RC框架梁的承载力和延性略有增加;随着酸雨侵蚀程度的加深,相同剪跨比的试件,其破坏状态由弯曲破坏转变为以弯曲变形为主的弯剪破坏,当纵筋锈蚀率为6.5%时,承载力下降了17.6%,延性降低了5.24%,累积耗能减少30.87%;当钢筋锈蚀程度相近时,试件的弯剪破坏形态随着剪跨比的减小逐渐明显,承载力增大,延性和耗能能力随之减小。     

基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型研究

通过自然扩散法研究了钢筋混凝土在硫酸盐、氯盐作用下的耐久性,测定了混凝土表面氯离子浓度,建立水灰比及硫酸根对混凝土表面氯离子浓度影响的关系,并建立基于混凝土表面氯离子浓度时变性的氯离子扩散模型,结果表明:混凝土表面氯离子浓度随着侵蚀龄期的增长逐渐趋于稳定,并且稳定后的表面氯离子浓度随着水灰比的增加而逐渐增加;硫酸盐的存在不改变表面氯离子浓度的扩散规律,但是硫酸根的存在减小了稳定后的表面氯离子浓度。     

一种硫氧化菌对水泥砂浆的腐蚀机理

以天津地区排污管道的腐蚀现象为背景,为了更好地防治地区污水管道的微生物腐蚀,提取本地现有微生物,针对不同的环境对其腐蚀机理进行了研究。试验共设计了4组方案,2种浸泡方式,分5段龄期进行观察。试验使用超景深显微镜和扫描电镜观察了试块的宏观和微观形貌,测量并记录质量和强度的变化规律以及使用XRD进行矿物组分分析,得出以下结论:通入硫化氢气体的试验组试块表面腐蚀速率更快,同龄期下表面粗糙程度更大,其质量与强度损失也更大;半浸组的强度损失大于全浸组,氧气充足较硫化氢气体的作用更为明显;通入硫化氢气体的试验试块内部会产生更多的CaSO_4,C-S-H凝胶结构破坏更为明显;硫氧化菌在没有硫化氢参与时,可以将污水中的含硫物质转化为SO_4^2-从而造成硫酸盐腐蚀,在有硫化氢参与时,菌液pH下降,在初期反应生成生物硫酸侵蚀试块表面造成酸腐蚀,达到一定深度后SO_4^2-渗入内部同时开始硫酸盐腐蚀,是一种复合作用机理,其腐蚀效果优于单纯的硫酸盐腐蚀。     

氯盐浓度与循环荷载对道路混凝土氯离子传输影响研究

氯盐及车辆动态荷载的存在使得水泥混凝土路面或桥梁等结构破坏严重。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载，并测试各侵蚀龄期混凝土不同深度自由氯离子含量。通过Fick第二定律解析解方程对氯离子浓度进行拟合，分析各因素对表观表面氯离子浓度C_s和表观扩散系数D_app时变规律的影响。引入效应系数K,分析不同氯盐浓度下动态荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，动态循环荷载作用显著加速了氯离子的扩散，氯盐溶液浓度越大，同一深度自由氯离子含量越高。且随着侵蚀龄期的延长，K不断增大，混凝土抗侵蚀能力显著降低。     

再生混凝土氯离子渗透性能及龄期衰减系数分析

氯离子的侵蚀会引起混凝土结构内部钢筋的锈蚀。通过分析混凝土中两种不同氯离子时变扩散模型以及两者之间的转换关系,利用不同暴露龄期的再生混凝土自然扩散试验数据研究水灰比、暴露龄期等因素对再生混凝土中氯离子时变扩散性能的影响。分析结果表明:由表观扩散系数与表观龄期衰减系数建立的表观时变扩散模型和由瞬时扩散系数与瞬时龄期衰减系数建立的瞬时时变扩散模型均能较好地表征再生混凝土结构中氯离子侵蚀规律,且两者之间存在一定的转换关系;当水灰比从0.45增大至0.6时,再生混凝土的表观龄期衰减系数m和瞬时龄期衰减系数n分别减少和;再生混凝土的m值比普通混凝土高10%～166%、n值比普通混凝土高8%～190%;不同混凝土的瞬时龄期衰减系数n均大于表观龄期衰减系数m。     

宁夏银川地区临水RC柱腐蚀性病害成因研究

为了调查宁夏银川地区临水RC柱的服役现状,为其剩余寿命预测以及混凝土耐久性设计提供参考。对该地区服役期临水RC柱进行了实地调研,分别采用水质分析仪、XRD以及回弹法,对水源的成分、水面以上病害混凝土的成分以及未腐蚀和腐蚀混凝土强度进行了测定。结果发现银川地区临水RC柱水面以上50cm范围内的混凝土发生了从表面结晶、坑蚀、混凝土保护层脱落到核心混凝土溃散、柱侧移的不同程度病害。通过分析水源和水面以上病害混凝土物理和化学成分发现,硫酸钠和硫酸镁的结晶及其结晶水是混凝土病害的主要原因。研究还发现,临水RC柱水面以上混凝土病害程度的影响因素从大到小依次是：SO₄^2-浓度>服役年限>混凝土设计强度。     

ASR抑制下高性能混凝土的长期抗卤水腐蚀性

以中国西北地区高浓度盐碱环境为背景,研究了含潜在碱活性细骨料的大掺量矿物掺合料高性能混凝土(HPC)在Na⁺-Cl^--SO₄^2-型卤水中的力学性能和损伤演变.结果表明：在卤水浸泡3 650 d时,HPC的相对动弹性模量大于90%,抗腐蚀系数大于1,线性膨胀率小于0.12%;较高的当量碱含量在一定程度上加剧HPC的碱硅酸反应(ASR);引气能够提高HPC的抗卤水腐蚀能力,降低ASR引起的膨胀;采用大掺量矿物掺合料和潜在碱活性细骨料制备的强度等级为C50的HPC,在Na⁺-Cl^--SO₄^2-型卤水中具有优良的长期耐久性.     

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。     

Cu(Ⅱ)/Na2SO3体系降解磺胺甲恶唑的效能及机理

利用Cu(Ⅱ)催化Na₂SO₃降解磺胺甲恶唑(SMZ)，并探究降解效能及机理。结果表明，Cu(Ⅱ)/Na₂SO₃体系降解SMZ的最佳反应条件如下：pH为7、SMZ初始浓度为0.3 mg/L、Cu²⁺浓度为0.10 mmol/L、Na₂SO₃浓度为0.50 mmol/L、温度为25℃，反应60 min后SMZ降解率达到61.3%。电子顺磁共振波谱结果和醇抑制剂实验结果证明，Cu(Ⅱ)/Na₂SO₃体系降解SMZ的主要活性物质是·OH和SO₄^·-，其贡献率分别为31.6%和64.8%。虽然水体背景成分氯离子(Cl^-)和碳酸氢根离子(HCO₃^-)对SMZ的降解起到一定抑制作用，但是Cu(Ⅱ)/Na₂SO₃体系对实际水体中SMZ仍有较好的降解效能。     

g-C3N4/PDS光催化降解阿特拉津的效能及机理研究

为解决阿特拉津(ATZ)造成的水体污染问题，以三聚氰胺为前驱体，通过热聚合的方法成功制备了石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，并通过X射线衍射光谱(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)对其结构及形貌进行了表征；同时探究了在可见光条件下g-C₃N₄与过二硫酸盐(PDS)耦合体系降解ATZ的效能。动力学研究证实，在可见光下g-C₃N₄与PDS具有明显的协同效应，其对ATZ的降解明显优于g-C₃N₄/Vis、PDS/Vis及g-C₃N₄/PMS(过一硫酸盐)/Vis体系。在优化实验参数的过程中发现，适度增加PDS的浓度和g-C₃N₄的用量、降低溶液的pH能有效促进ATZ的降解；但Cl^-、CO₃^2-/HCO₃^-、NO₃     

碳化对氯离子和硫酸根离子在混凝土中扩散规律影响研究

隧道混凝土与空气接触的一边受到碳化作用,同时另一边受到来自土壤水环境中腐蚀离子的侵蚀,因此研究碳化作用下腐蚀离子扩散规律具有一定工程意义。模拟了碳化作用后隧道混凝土在硫酸盐与氯盐复合作用下定向腐蚀的过程,将碳化后的混凝土试块(100 mm×100 mm×300 mm)做半密封处理,分别放在质量分数为10%Na_2SO_4溶液、5%NaCl+10%Na_2SO_4复合溶液、10%NaCl+10%Na_2SO_4复合溶液中长期浸泡,研究了双因素腐蚀环境混凝土在碳化作用下离子传输规律及碳化作用对SO■传输规律的影响。结果表明:①混凝土不同深度SO■含量与腐蚀龄期成正比,先碳化再浸泡腐蚀工况下混凝土SO■侵蚀深度远远大于直接浸泡腐蚀工况;②在碳化、Cl~-、SO■多因素作用下,SO■的扩散速度会被Cl~-较大程度地抑制,同时被碳化作用极大地加快;③在碳化、Cl~-、SO■共同作用下,氯盐﹑碳化作用两者的强弱共同决定SO■扩散的速度。