地下卤水对混凝土基础及桩的腐蚀评价与防护

该文以实例说明地下卤水对混凝土的腐蚀,在干湿交替带受干旱气候的影响,腐蚀严重;而地下液相带、因无气候影响,腐蚀轻微。通常混凝土基础多处于干湿交替带,混凝土桩多处于液相带。为此讨论了水土中各主要盐类在干湿交替带和液相带腐蚀的各种因素,并在液相带引入了氯盐及重碳酸盐对硫酸盐腐蚀的抑制作用和评估方法。提供有关地下卤水中的混凝土工程、基础及桩腐蚀的评价和防护方面的工作作为参考。     

论混凝土干湿交替带水中硫酸盐腐蚀的微观气候——2012年《岩土工程勘察规范》全面修订的建议

《岩土工程勘察规范》关于水对混凝土硫酸盐腐蚀评价中,有宏观气候对混凝土干湿交替带腐蚀强度影响的规定。该文通过工程实践,对什么是干湿交替带作了说明,论述和分析了微观气候对混凝土干湿交替带的影响,因此,建议《2012年岩土工程规范》全面修订时,应在宏观气候基础上与微观气候相结合,使规范更加完善。     

矿井环境中混凝土材料腐蚀损伤演化与机理分析

通过试验模拟地下复杂环境中混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环耦合作用下混凝土受力特点和损伤演化,测试和分析了不同腐蚀时期混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、质量和超声波速的变化及加载受荷过程中应力应变曲线变化,运用损伤力学,对腐蚀损伤进行多指标全面评价。分析受荷过程中腐蚀损伤对混凝土应力-应变关系的影响。结合腐蚀时间和应变对混凝土损伤扩展的影响,建立受蚀混凝土的受荷损伤模型。采用环境扫描电镜（ESEM）和X射线衍射（XRD）分析受蚀混凝土的微观结构演化。试验结果表明：① 混凝土受到硫酸盐侵蚀和干湿循环耦合作用,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的经时变化规律大致相同,均呈现先增大后减小,其中劈拉强度和抗折强度对侵蚀引起的损伤更加敏感,劣化更加明显。通过数据回归得到以各性能指标为损伤变量的混凝土腐蚀损伤演化方程,得到不同损伤因子之间的线性函数关系;② 随着腐蚀环境的长期作用,腐蚀损伤混凝土试件峰值应力减小,峰值应变增加,弹性模量和峰值变形模量均有所降低。通过数学模型将腐蚀损伤和受荷损伤统一起来,表征混凝土受到的环境腐蚀、荷载及损伤之间的作用关系;③ 腐蚀产物钙矾石和石膏的膨胀作用和硫酸钠的结晶压在试件内部形成微破裂,随着腐蚀的加剧,微破裂逐渐增多和扩展。     

硫酸盐腐蚀下高性能混凝土物理力学性能及影响因素

为了提高地下深部结构在复杂环境中抵抗外界侵蚀的能力,以徐州淮海水泥厂525号水泥、铜山电厂粉煤灰、优质硅粉等为原料配置了5种不同水胶比（0.35,0.32,0.30,0.28和0.26）的高强混凝土(HPC),对其在硫酸钠溶液中进行加速腐蚀试验。研究了HPC受硫酸钠腐蚀后物理力学性能的时变规律以及不同腐蚀溶液浓度、水胶比（ w / b ）和应力状态等因素对其的影响。试验结果表明：HPC受硫酸钠腐蚀后强度总体上呈现先增加后减小的趋势;质量总体上呈现先降低后增大的趋势。腐蚀溶液浓度越大,后期强度降低越快,质量下降段和上升段的转折点时间越晚; w / b 小于0.28的HPC在硫酸钠腐蚀下强度影响较小,而 w / b 增加,质量下降和上升速率均增大;在4种不同的应力状态下,强度长期变化规律和无应力状态下一致。不同之处,当应力比小于0.3时,硫酸盐腐蚀对强度和质量变化影响很小;当应力比达到0.5以上时,对HPC强度和质量的影响均较大。     

硫酸盐侵蚀粉煤灰混凝土的耐久性试验研究

针对盐渍土地区隧道衬砌混凝土耐久性问题,在不同质量分数硫酸盐溶液的侵蚀下,改变干湿循环次数,对粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久性进行了深入研究。结果表明:干湿循环作用下,硫酸盐溶液侵蚀粉煤灰混凝土试件,试件强度先小幅度增长,然后逐渐衰减。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,强度增长最为明显,可达到57.5 MPa;而动弹性模量则与干湿循环次数成反比,表现出循环次数越多,相对动弹性模量越低的特征。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,动弹性模量下降的速率最快,试件动弹性模量从339 MPa下降到235 MPa。粉煤灰混凝土的抗硫酸盐耐久性在一般盐渍土地区都可以较好的保持其强度。     

深部铜矿井下酸性水对混凝土支护腐蚀机理研究及对策

为了解决深部铜矿矿山混凝土支护被井下酸性水腐蚀破坏的问题,对井下酸性水的形成机理进行了分析研究。研究结果表明,井下酸性水是由于矿物中含有大量的硫化物,在与空气和水的相互作用下形成。通过对矿井下腐蚀严重区域进行取样,对酸性水的强度进行了检测。根据检测结果可知,深部铜矿井下p H值为2.79~3.51,属于强酸性溶液。根据酸性水中的主要成分,分析了酸性水对井下混凝土的腐蚀机理,酸性水对混凝土的腐蚀破坏主要表现为钙矾石结晶破坏和石膏结晶破坏。     

环境侵蚀对混凝土结构力学损伤效应研究

为了研究酸性干湿循环作用对混凝土结构力学损伤影响,根据不同酸性环境（pH值为3、5、7）条件以及不同干湿循环次数（N=0、5、10、20、50）作用下,通过对混凝土试件进行质量损失测试以及抗压强度、抗折强度试验等,对酸性干湿循环作用引起混凝土结构力学损伤效应进行定量分析,研究结果表明:环境侵蚀对混凝土结构以及强度产生不可逆损伤,随着酸性干湿循环次数的增加,质量损失率最大达到9.30%、抗压、抗折强度最大增幅分别为13.58%、15.40%,最大减小幅度分别为9.55%、10.55%;混凝土抗压、抗折强度呈现分段变化,符合线性变化及指数变化规律;建立混凝土质量损失率、抗压强度以及抗折强度损伤演化方程,对环境侵蚀引起的混凝土结构力学损伤进行定量表征。     

煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

针对煤矸石混凝土结构耐久性问题,制作煤矸石混凝土立方体试件,进行抗硫酸盐侵蚀试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和干湿循环次数对煤矸石混凝土耐久性的影响.结果表明:煤矸石混凝土抗压强度随干湿循环次数增加呈先升高后降低的趋势;干湿循环15次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈负相关,与水胶比关系不大;干湿循环大于30次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈正相关,与水胶比呈负相关,相关显著性强弱表现为干湿循环90次＞干湿循环60次＞干湿循环30次.煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀能力能满足一般建筑物要求,这为煤矸石混凝土应用提供了试验依据.     

煤矿矿井混凝土井壁腐蚀的调查与破坏机理

为研究煤矿矿井混凝土井壁腐蚀破坏机理,结合黄淮地区井筒破裂实例,采用超声回弹法对井壁过水面、干湿交替面及未过水井壁混凝土进行腐蚀深度及回弹强度的检测,并通过SEM,EDS,XRD对不同深度被腐蚀的井壁混凝土进行微观分析,研究环境介质对水泥石中C-S-H凝胶结构的影响。结果表明：垂深304.8 m至马头门位置的井壁混凝土破坏严重,井壁混凝土的强度由原来的C30降低到10～15 MPa;马头门附近四含水过水面的井壁混凝土受到了溶解性腐蚀,水化产物Ca(OH) 2,Aft等基本消耗殆尽,大部分C-S-H已被分解,其主要物相是CaCO3以及少量的低碱度的水化硅酸钙凝胶;垂深346～430 m过水的井壁外附着黑色糜烂状沉积层,主要是水泥石中C-S-H凝胶碳化生成的无胶凝性的硅胶和结晶度较差的CaCO3;地下水中的SO2-4和Na+对井壁混凝土的腐蚀主要是膨胀性的化学腐蚀,生成的钙矾石、石膏以及析出的芒硝、石盐结晶体,产生较大的膨胀压力,可导致井壁混凝土胀裂而成片剥落。     

酸碱干湿环境煤矸石混凝土抗压强度试验研究

为了探究干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土强度弱化规律,制作混凝土棱柱体试件进行单轴抗压强度试验研究。结果表明:破坏面中断裂煤矸石骨料比例随干湿循坏次数增加而增加,掺入比例为δ=20%~50%时,煤矸石骨料及其周围混凝土成为试件承压的薄弱部位;混凝土试件单轴抗压强度随干湿循环次数与煤矸石骨料掺入量的增大而减小,且减小速度在中、碱性环境中逐渐减慢,而在酸性环境中逐渐加快;碱性环境对于干湿循环造成的煤矸石骨料混凝土强度降低现象起到了一定的缓解作用;干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土随干湿循环次数的增加弹性模量减小。研究为防治煤矸石混凝土在建筑物服役期中受到酸碱干湿环境影响而逐渐弱化现象提供了一定的科学依据。     

荷载作用下粉煤灰混凝土硫酸盐腐蚀研究

通过试验模拟围岩复杂环境中混凝土在硫酸盐侵蚀和外界围岩压力作用下的侵蚀特点,分析不同侵蚀时间后混凝土抗压强度和动弹性模量经时变化规律,讨论溶液质量分数和应力水平对混凝土损伤规律的影响;根据SEM图片和XRD图谱,分析混凝土微结构的变化。试验结果表明:当试件受300 k N、质量分数5%硫酸盐溶液耦合作用时,其抗压强度和动弹性模量衰减率最大,分别为8.8%和20.4%。外界应力对混凝土结构的破坏作用及腐蚀产物钙矾石和石膏的膨胀作用在试件内部形成微裂纹,裂纹随侵蚀时间的增长而增多和扩展。     

干湿交替作用对煤体坚固性系数的影响实验研究

水力化措施是目前煤矿广泛采用的瓦斯治理方法,而水力化措施的应用必然使煤体承受干湿交替作用,并影响煤体的突出指标。针对干湿交替作用对煤体坚固性系数的影响,采用低瓦斯煤层、突出煤层和冲击煤层的煤样,测试了周期干湿循环作用下煤体坚固性系数,获得了干湿交替作用对煤体坚固性系数的影响规律,分析了干湿交替对煤体的劣化效应。结果表明,经过不同次数的干燥-浸水交替作用后,各组煤样的坚固性系数均有不同程度的降低,其总体变化趋势是随着干湿交替作用次数增加f值呈阶段性降低。     

某水库活断层防渗处理

介绍了断层带部位大坝下游地下水位的发展趋势,分析了导致该部位防渗效果下降的原因是由于活动断层蠕动变形及地下水对普通水泥具有硫酸盐强腐蚀造成的,通过对断层带两种处理方案多因素综合比较,优选出质量可靠、防渗效果和耐久性均较好的塑性混凝土防渗墙处理方案。     

混凝土的电化法腐蚀试验

混凝土和钢筋混凝土结构的支护质量,主要取决于直接与侵蚀介质接触的混凝土内部的腐蚀过程。目前,混凝土的腐蚀程度,一般是通过混凝土中腐蚀产物的定量测定确定的。但此法所需观测时间较长。为克服这一缺点,作者提出混凝土耐蚀性的快速电化学测定法、     

偏高岭土对混凝土抗复合盐侵蚀性能的研究

以5％Na2SO4、5％MgSO4、3.5％NaCl混合溶液为侵蚀介质,采用干湿循环方法,进行混凝土耐久性试验,研究复合离子对偏高岭土掺量为0、5％、10％,15％混凝土的侵蚀破坏规律.结果表明,随着偏高岭土掺量的增加,混凝土抗复合盐侵蚀能力呈现先增强后减弱规律,当偏高岭土掺量为5％时,抗侵蚀能力最强.采用X射线衍射和...     

矿物掺合料对沿海混凝土耐久性影响研究综述

我国沿海地区地下水中富含氯盐与硫酸盐等化学成分,该地区地下结构混凝土容易遭受氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀与碳化作用等综合因素影响,从而导致地下结构混凝土侵蚀破坏现象严重.本文从矿物掺合料对沿海地下结构混凝土耐久性能的影响展开相关研究综述,在3种不同的腐蚀环境下,分析掺加矿物掺合料混凝土的耐久性能影响规律,并探究沿海地区地下结构...     

铁尾矿掺量对冻融循环和硫酸盐侵蚀联合作用下混凝土抗劣化性能的影响

为研究铁尾矿掺量在硫酸钠冻融循环作用下的混凝土劣化机理,对铁尾矿混凝土的质量和抗压强度损失率、相对动弹性模量进行了测试,建立了基于威布尔分布的冻融损伤模型。结果表明:硫酸钠冻融150次后,当铁尾矿的替代率为60%时,铁尾矿混凝土的质量损失最大,为1.7%;铁尾矿混凝土的抗压强度损失率随着冻融次数增加不断增大;60次冻融后,IC15组铁尾矿混凝土和IC45组铁尾矿混凝土的抗压强度损失率明显低于普通混凝土;IC30组铁尾矿混凝土的相对动弹性模量损失最小,而IC60组铁尾矿混凝土的相对动弹性模量损失最大。冻融循环0～30次时,相对动弹性模量降低缓慢,损失较小,当铁尾矿替代率为30%时,相对动弹性模量损失最小,抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性最佳;铁尾矿混凝土在冻融循环与硫酸盐侵蚀联合作用下的冻融损伤模型符合威布尔分布,相关系数R2大于0.96。     

冲刷带侵蚀工作面支架失稳机制及控制技术研究

保德煤矿8#煤层三盘区受冲刷带侵蚀影响,存在顶板大面积悬露问题,威胁工作面的生产安全.为解决81308工作面冲刷带侵蚀工作面矿压显著问题,保障冲刷带侵蚀区域煤层的安全高效开采,通过建立冲刷带侵蚀煤层采场覆岩结构模型,研究了顶板围岩失稳机制和支架承载特征,并提出了水力压裂顶板弱化措施.研究表明:在冲刷带侵蚀作用下顶板的来...     

干旱区露天煤矿外排土场重构包气带上层滞水毛细作用机制

旱区露天矿外排土场土壤结构松散，且含大量块石，土壤孔隙大、渗透性强、保水性差，无法对植物根部进行有效的水分补给。为了提高植物对水分的吸收利用效率，提出重构外排土场土壤包气带，利用土壤毛细作用为植物根部进行水分补给。土壤压实度是影响土壤毛细作用的重要影响因素，为了研究土壤压实度对毛细作用影响规律，以外排土场土壤作为样本，测定最大干密度及最佳含水率，采用竖向毛细管试验，制定3组不同压实度试验方案，分别为90%、93%与96%,采用物理试验对不同压实度下土壤毛细水上升高度及速度进行监测，获得不同压实度下毛细水上升速率及速度变化趋势，依据非饱和土壤动力学，结合毛细试验原理，建立土壤毛细水上升模型，并结合多物理瞬态模拟原理，采用Comsol软件建立同物理模拟相同方案数值模型对物理模拟的毛细水上升高度及速度进行验证。结合3组不同压实度方案，进行了室内植物下部给水种植试验，探究了毛细水作用下利于植物生长的最优土壤压实度。研究结果表明：不同压实度下，土壤毛细水上升速率存在显著差异，压实度与毛细水上升速率成负相关；数值模拟与实测值具有较好的一致性，相同时间内，毛细水上升高度与压实度成反比关系；土壤压实度...     

硫酸盐侵蚀环境下水泥砂浆损伤评价研究

通过测定不同硫酸盐侵蚀龄期,不同水灰比下普通硅酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥砂浆的相对动弹性模量,评价硫酸盐侵蚀环境下水泥砂浆损伤。试验结果表明,在5%的硫酸钠溶液中长期浸泡的不同水泥砂浆试件,相对动弹性模量均随着硫酸盐侵蚀时间的增加而降低,且随着水灰比的增大而减小。说明由于硫酸盐侵蚀造成的混凝土损伤随着侵蚀龄期的增加而加剧,降低水灰比可以提高水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能。在相同硫酸盐侵蚀环境下,高抗硫酸盐水泥较普通水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。