掺煤矸石混凝土在ASR、氯盐腐蚀双因素作用下耐久性

以膨胀率、动弹性模量为损伤参量,研究了碱硅酸反应、氯盐腐蚀双重破坏因素作用下混凝土损伤规律,同时测试了混凝土中氯离子扩散情况。通过对掺、不掺煤矸石混凝土性能比较,着重考察煤矸石对混凝土耐久性的影响。试验结果显示,煤矸石的掺入能有效延迟和减缓混凝土ASR膨胀;普通混凝土经受ASR、氯盐腐蚀两者短期破坏作用后即处于濒临失效状态,掺煤矸石混凝土同期损伤程度小,动弹性模量下降缓慢,结构寿命延长;因煤矸石对混凝土孔结构的改善,其抗氯离子渗透性能明显优于普通水泥混凝土。火山灰反应优先消耗水化体系中OH-以及因结构致密化ASR反应速率受扩散过程控制是煤矸石延迟和减缓混凝土ASR膨胀的主要原因。     

氯盐、硫酸盐作用下高性能混凝土损伤研究

通过 3 5 %NaCl溶液 ,5 %Na2 S0 4 溶液以及 3 5 %NaCl+5 %Na2 SO4 复合溶液的浸泡腐蚀试验 ,研究了C30、C5 0两种强度等级 ,三种大掺量矿物掺合料混凝土在腐蚀溶液中的自由氯离子扩散规律 ,以及基于相对动弹性模量变化的损伤规律。结果表明 :复合腐蚀下 ,C30的自由氯离子含量是C5 0的 2倍左右 ;氯离子扩散系数为C5 0的 1 7～ 1 95倍 ;混凝土相对动弹性模量先上升后下降。矿物掺合料提高了混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐损伤能力 ,硫酸盐降低了混凝土抗氯离子腐蚀能力 ,氯盐减缓了硫酸盐对混凝土的损伤速度。     

氯盐对混凝土中钢筋的腐蚀机理与防腐技术

钢筋锈蚀是引起混凝土结构破坏的主要原因,而大多数情况氯盐腐蚀是钢筋腐蚀的首要因素。本文以钢筋腐蚀为主线,分析阐述了氯盐对混凝土中钢筋的腐蚀机理,指出了相应的防护技术措施,并着重讨论了氯盐环境对高性能混凝土防腐的技术要求,介绍了近5年内建成的两个工程实例及其采用的混凝土技术。     

混凝土中氯盐与钢筋腐蚀的几个相关问题

氯盐环境是最广泛的腐蚀环境 ,是引起混凝土中钢筋腐蚀破坏的元凶。对经常遇到的几个问题进行阐述并讨论     

氯盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性的思考

混凝土破坏的原因,按重要性递降顺序排列是:钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。而来自海洋环境和使用防冰盐中的氯离子,又是造成钢筋锈蚀的主要原因。我国是一个氯盐环境腐蚀严重的国家,提高氯盐腐蚀环境下混凝土结构耐久性已成为迫在眉睫的问题。     

关于对混凝土防冻剂中氯盐、碱含量等的限制

本文阐述了关于混凝土防冻剂生产及应用中对氯盐，碱含量，释放氨量等限制的有关规定，并对混凝土防冻剂的选择及应用提出建议。     

氯盐腐蚀下钢管混凝土方柱的承载力试验研究

对氯盐腐蚀下钢管混凝土方柱的承载性能进行试验研究。试验包含28个试件(17根短柱和11根梁),主要参数为腐蚀情况下的荷载比(0～0.75)及腐蚀状况(无腐蚀、完全腐蚀及部分腐蚀)。根据试验结果,对荷载及腐蚀对钢管混凝土和钢管性能的影响进行分析,并将按现有规范DBJ/T13-51-2010及EC4-2004计算的极限承载力与试验进行对比分析。     

氯盐环境中混凝土结构防腐措施研究

混凝土的腐蚀破坏已成为威胁混凝土结构耐久性的主要灾害,本文结合三亚海棠大道1标段桥梁工程,对混凝土在氯盐环境中的耐久性进行了研究,主要提出了大掺量矿物掺和料混凝土、加钢筋阻锈剂、混凝土表面涂层等三项防腐控制措施。     

混凝土结构的氯盐危害与防护措施

针对目前存在的氯盐侵蚀混凝土结构问题,分析了其侵蚀途径及破坏方式,通过分析,提出了几点切实可行的防治措施,从而为混凝土耐久性研究积累了经验。     

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.     

双因素作用下混凝土对氯离子结合能力研究

通过对质量浓度为3．5％NaCl溶液腐蚀浸泡的单因素试验和干湿循环-氯盐腐蚀双因素试验,研究了在大掺量情况下,矿物掺合料种类对氯离子结合能力的影响。同时研究了干湿循环对不同配比混凝土的氯离子结合能力的影响。结果表明,矿物掺合料能提高氯离子的结合能力且结合能力与混凝土离试件表面的深度以及该处自由氯离子浓度成幂函数关系。与浸泡单因素作用相比,干湿循环会提高矿物掺和料的氯离子结合能力。     

冻融循环作用下混凝土的硫酸盐应力腐蚀特性

在质量分数为5.0%的MgSO4溶液条件下,采用快冻法和常温腐蚀方法研究了高强混凝土(High Strength Concrete,HSC)、大掺量矿物掺合料混凝土(High-Volume Mineral AdmixtureConcrete,HVMAC)和综合运用引气剂、高效减水剂、混杂纤维和膨胀剂技术的高耐久性混凝土(High Durable Concrete,HDC)的应力腐蚀行为。结果表明:无论是常温条件还是冻融循环条件,混凝土在应力腐蚀作用下的相对动弹性模量要经历强化和劣化2个发展阶段,强化和劣化阶段的时间长度与实验温度条件密切相关。冻融循环作用显著加速了混凝土的硫酸盐应力腐蚀破坏进程,HSC在冻融循环作用下应力腐蚀的强化段和劣化段的时间长度比常温条件的相应时间长度分别压缩了96%和88%以上,HVMAC的劣化段时间长度则压缩了98%,而HDC压缩了71%。在冻融循环作用下,HDC发生应力腐蚀破坏的冻融循环次数分别比HSC和HVMAC延长了1.5倍和13倍,因此,在中国寒冷地区,HDC表现出更强的抗硫酸盐应力腐蚀能力。     

碱集料反应与冻融循环协同作用对混凝土破坏的影响

研究了碱集料反应与冻融循环协同作用下的混凝土的破坏行为，结果表明，当混凝土先进行碱集料反应试验而随后再冻融时，碱集料反应对冻融循环有促进作用，随着碱集料反应程度的提高，混凝土开裂愈严重，随后表现的混凝土抗冻性愈差；然而当混凝土先冻融，而后再进行碱集料反应时，冻融循环对碱集料反应的促进作用则不大，随着冻融次数的增加，混凝土破坏程度增大，在继续进行的碱集料反应结束时，混凝土最终膨胀值增大，相对动弹模量损失增大，但是混凝土劣化速度则相差不大。     

清水及氯盐环境下陶粒混凝土冻融损伤规律试验研究

对掺加1%聚丙烯纤维及未掺纤维的两组陶粒混凝土试件,分别进行了清水冻融和3%NaCl溶液冻融试验,观察了冻融循环后试件的外观变化形态,测试研究了试验过程中试件的相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等损伤量的变化规律。研究结果表明:相同冻融次数时,与清水冻融环境比,氯盐冻融环境下试件的剥蚀和骨料外露现象更明显,相对动弹性模量、质量损失率、剩余抗压强度等指标退化更为严重;掺入聚丙烯纤维可明显改善陶粒混凝土的抗冻性能。分别以相对动弹性模量和剩余抗压强度作为损伤变量,建立了能反映冻融损伤进程的陶粒混凝土冻融损伤模型,参数拟合精度较高。     

土壤聚合物和水泥砂浆的碱-硅反应

为了比较分析土壤聚合物和含有矿物掺合料的水泥砂浆的碱-硅反应(ASR)问题。参照我国水工混凝土标准DL/T5151-2001和ASTM C 441-97进行了抑制骨料碱活性效能的试验。试验结果表明:掺加矿物掺合料能够有效地抑制ASR。当5%硅粉、20%粉煤灰和40%磨细矿渣共同掺入砂浆时,90d的膨胀率仅有0.13%,即降低了81.9%。对加压挤出的硬化水泥浆体孔溶液进行化学分析,发现矿物掺合料的加入降低了孔溶液中钾、钠离子和氢氧根离子的浓度,这是减少ASR危害的根本原因。土壤聚合物是一种无定形的无机材料,由偏高岭土、硅粉在高碱条件下制得。土壤聚合物的碱含量很高,达到12.1%,但土壤聚合物砂浆没有产生任何膨胀,其原因是土壤聚合物中没有充足的游离碱与活性骨料反应,因此不会产生危害性ASR。     

海砂型氯离子在混凝土中扩散的微观形貌分析

掺入模拟海砂(经NaCl溶液浸泡)进行混凝土实验,研究了海砂型氯离子在混凝土中的扩散特征,结合SEM-EDS微观实验,讨论了其传输机理,发现海砂型与氯离子掺入型的混凝土在氯离子结合、传输方式上各不相同,前者存在一个从砂子表面向混凝土内部扩散的过程.并在此基础上提出海砂型氯盐侵蚀的概念.     

硫酸盐作用下粉煤灰轻骨料混凝土力学性能及微观结构

以圆球型页岩陶粒为主要粗骨料,并用一级粉煤灰(FA(I))等体积取代30%普通砂,制备粉煤灰轻骨料混凝土.以超细粉煤灰(UFA)、硅灰(SF)分别等质量取代粉煤灰轻骨料混凝土10%~40%和5%~15%水泥,然后进行抗压强度试验、干湿循环试验、工业CT试验、压汞试验、动弹性模量试验,从混凝土抗蚀系数、孔隙率、动弹性模量等方面研究硫酸盐作用下粉煤灰轻骨料混凝土力学性能演变规律及微观结构变化情况.结果表明：在Na2SO4溶液浓度(质量分数)为0%~10%时干湿循环20次,混凝土抗压强度达到最高值,随后下降较快;在10% Na2SO4溶液中干湿循环50次,当UFA,SF取代率分别为20%,10%时,粉煤灰轻骨料混凝土抗蚀系数均达到最高值;掺UFA,SF粉煤灰轻骨料混凝土50~100nm孔所占体积分数明显增多,掺20%UFA和掺10%SF粉煤灰轻骨料混凝土<100nm孔体积分数分别为普通混凝土的139,146倍;适量掺加UFA或SF能优化轻骨料砂浆界面过渡区微观结构,增强轻骨料砂浆界面黏结性能,延缓硫酸盐对粉煤灰轻骨料混凝土结构基体的进一步侵蚀.     

混凝土干湿循环时间与抗腐蚀效果关系的探讨

通过混凝土抗硫酸盐侵蚀试验法研究了C50混凝土试件质量、相对动弹性模量损失率及试件抗压强度耐蚀系数与干湿循环时间的关系。研究结果表明干湿循环次数小于30次混凝土试件相对动弹性模量、抗压强度耐蚀系数损失率及质量变化率均较小,在30~120次之间,其变化率最大,120次干湿循环后相对动弹性模量、试件抗压强度耐蚀系数损失率及质量变化率又变得较小。     

氯盐环境下混凝土中钢筋锈蚀的梯形电极监测

基于自然电位法设计了梯形电极监测系统,然后通过钢筋锈蚀加速试验,对2种水灰比混凝土试件中沿保护层厚度方向梯形分布的各层光圆钢筋锈蚀进行了监测.结果表明：沿保护层厚度方向梯形分布的各层光圆钢筋依次发生锈蚀,各层光圆钢筋开始锈蚀时间间隔渐次增加;光圆钢筋开始锈蚀时间与保护层厚度之间关系可采用指数函数方程拟合,拟合结果与试验数据吻合良好;2种水灰比混凝土中各层光圆钢筋开始锈蚀时的临界氯离子含量（质量分数）为03%~05%.梯形电极监测系统可有效追踪混凝土中的钢筋锈蚀行为,对混凝土结构安全性提供及时预警.