复杂环境下钢筋混凝土抗盐侵蚀性能

研究了氯盐和硫酸盐在干湿循环以及冻融环境条件下,普通混凝土与耐腐蚀混凝土的抗盐侵蚀性能。试验结果表明,由于硫酸盐的存在,在侵蚀早期混凝土强度被提高,混凝土中氯离子的侵蚀浓度被降低;随着侵蚀龄期的延长,这种影响逐步降低,混凝土性能开始劣化,氯离子逐步向混凝土内部渗透。盐冻试验结果表明,相比于低温对混凝土氯离子扩散的抑制作用,冻融损伤对混凝土氯离子扩散的加速作用占主导地位。耐腐蚀混凝土显著提高了钢筋混凝土的抗盐侵蚀性能。     

冻融和氯盐侵蚀耦合作用下的大掺量粉煤灰混凝土耐久性探讨

鉴于北方海洋环境十分恶劣,对混凝土的破坏严重,目前对于海工混凝土耐久性问题的研究主要集中在氯离子渗透、硫酸盐侵蚀、冻融作用等方面。其中,氯盐侵蚀和冻融作用对混凝土造成的破坏尤为严重,所以对海工混凝土进行抗冻、抗盐害的设计尤为重要。出于混凝土劣化的主导因素和经济性的考虑,在海工结构中,大掺量粉煤灰混凝土(High Fly Ash Content Concrete,简称HFCC)以其经济效益和环境效益被人们愈来愈重视。主要对氯盐和冻融耦合作用下的大掺量粉煤灰混凝土的耐久性进行了探讨。     

不同类盐蚀对混凝土相对动弹性模量的影响

盐离子侵蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一。在实际工程结构中,不同盐类对混凝土耐久性的影响存在明显差异。通过试验证明在干湿交替环境下,硫酸盐的侵蚀破坏程度大于碳酸氢盐以及氯盐,而且硫酸盐的侵蚀破坏时间将比碳酸氢盐侵蚀破坏提前10%,比氯盐侵蚀破坏提前33%。根据试验建立了混凝土在不同类盐蚀环境下相对动弹性模量与侵蚀时间的函数关系。     

混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

混凝土冻融及盐冻劣化机理研究进展及模型综述

对近年来混凝土冻融及盐冻破坏机理的研究进展及成果进行了总结,评述了孔结构、水灰比及外掺料对混凝土抗冻性及抗氯盐冻融性能的影响,同时总结了混凝土冻融劣化模型的研究进展.在此基础上为混凝土冻融及盐冻劣化的进一步研究方向提出了建议.     

透水混凝土盐溶液冻融破坏特性及机理研究

为研究不同掺合料及盐溶液对透水混凝土基本力学性能的影响,分别进行清水、氯盐和硫酸盐条件下的冻融对比试验,采用质量损失率和强度损失率评价其抗冻融破坏特性,通过矿物分析研究其破坏机理。试验结果表明:在100次清水冻融循环内,透水混凝土质量损失和强度损失呈线性增大;复掺粉煤灰、硅灰组优于单掺硅灰组及基准组;掺合料对强度损失率的改善优于对质量损失率的改善。不同盐溶液冻融后,凝胶结构表面产生不同种类的盐结晶,对复掺组透水混凝土抗冻性的影响顺序为:硫酸盐氯盐清水,100次冻融循环后,硫酸盐、氯盐冻融条件下透水混凝土的强度损失较清水条件下分别平均增大了64.5%、27.9%。     

青海盐湖地区混凝土耐久性及提升技术分析

青海盐湖地区由于恶劣的气候环境条件,混凝土结构的耐久性受到严重影响,盐湖卤水及冻融循环双重因素影响下,混凝土结构的耐久性显著降低,达不到设计的使用寿命。本文设计完成了混凝土在硫酸盐侵蚀、氯盐侵蚀以及两者共同侵蚀下的快速冻融试验,并进行了单轴受压加载试验,混凝土的极限抗压强度在不同冻融次数以及不同盐类侵蚀下大小不同。为了切实解决该地区混凝土结构的耐久性,本文提出了三种提升盐湖地区混凝土结构耐久性的关键技术措施。     

单盐侵蚀与冻融循环作用下混凝土耐久性能试验研究

吉林省大安市是东北典型的季冻土分布区,也是土壤盐渍化最严重的地区之一,其境内的土壤中易溶盐组分以HCO3-(CO2-3)、Na+含量较多,Cl-、SO2-4次之,还有少量的Mg2+、Ca2+、K+等。为了探究不同类型的易溶盐在冻融循环作用下对混凝土耐久性能的影响,在复合盐侵蚀与冻融循环双重因素作用下混凝土耐久性试验研究的基础上,进行混凝土的单盐-冻融循环对比试验,总结出在冻融交替作用下,硫酸盐、氯盐与碳酸氢盐对混凝土材料腐蚀破坏的特点、规律,并进一步对混凝土的盐冻破坏机理进行分析。     

硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用下混凝土损伤研究

通过试验研究了先硫酸盐侵蚀后冻融、先冻融循环后硫酸盐侵蚀、硫酸盐侵蚀与冻融循环交互作用3种方式下混凝土质量损失率及相对动弹性模量的变化。结果表明,先硫酸盐侵蚀后冻融工况下混凝土劣化程度大于单一冻融工况,先冻融循环后硫酸盐侵蚀工况下混凝土劣化程度大于单一硫酸盐侵蚀工况,硫酸盐侵蚀与冻融交互作用工况下混凝土劣化程度大于2种工况分别作用下劣化程度的叠加。硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用下混凝土劣化进程明显加快,硫酸盐侵蚀与冻融耦合作用过程中形成超叠加效应,二者相互促进,相互影响。     

硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土材料耐久性研究

针对我国西北寒旱地区水工混凝土结构长期遭受冻融及盐离子腐蚀等侵蚀破坏造成混凝土结构耐久性衰减问题,结合工程实际采用理论分析与室内加速试验相结合的方法开展硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用下混凝土耐久性试验,探究硫酸盐侵蚀-冻融循环作用下混凝土材料动弹性模量、质量以及抗压强度等耐久性指标变化规律。结果表明:混凝土材料在硫酸盐侵蚀-冻融循环作用下,其动弹性模量、质量以及抗压强度等耐久性指标显著下降,选用水胶比为0.35的混凝土材料能更好地抵抗硫酸盐侵蚀-冻融循环复合作用破坏。试验结果与实际工况相吻合,为硫酸盐侵蚀-冻融循环环境下混凝土材料的耐久性研究提供参考依据。     

抗氯盐及盐冻混凝土在防腐蚀工程中的应用

结合混凝土自身的特性及氯盐对混凝土侵蚀和冻融破坏的特点,根据工程实例,比较了涂膜型与渗透型两类抗氯盐防腐材料对混凝土的保护作用及功能机理。实践发现:渗透型比表面涂层更具保护效果,它从根本上解决了影响混凝土耐久性的问题,实践应用效果较好,在相类似的工程中值得推荐应用。     

冻融与氯盐侵蚀下混凝土的耐久性研究

为了研究混凝土结构在冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的耐久性退化问题,在分析了冻融循环及氯盐侵蚀作用破坏机理的基础上,进行了混凝土单轴受压和双轴受压条件下的冻融试验,以及冻融循环与氯盐侵蚀耦合作用下的单轴受压试验。结果表明,冻融循环次数越多,混凝土的极限压应力越小,且双向受压混凝土的极限抗压强度大于单向受压混凝土,在一定冻融次数以内,脆性程度反之。冻融循环与氯盐侵蚀双重因素耦合作用下,比任一单因素作用下混凝土的极限抗压强度小,且至少比单因素作用下降低10%以上。     

混凝土在不同环境侵蚀下的劣化探析

在当今时代,混凝土结构无处不在,绝大多数的建筑都离不开混凝土,例如地下工程、水利工程、海洋工程和居民建筑物等。我国东北滨海地区、华北和西北盐渍地区含有较多的氯盐和硫酸盐,在不同环境耦合作用下对混凝土产生损伤和破坏,使得混凝土结构耐久性和安全性大大降低。文章分析了混凝土在不同环境侵蚀下的损伤破坏机理,从物理和化学两个方面总结了前人的研究成果,干湿循环和冻融循环会加快氯盐和硫酸盐对混凝土损伤劣化,并且对混凝土在不同环境侵蚀下的进一步研究做了展望。     

融雪剂对道路水泥混凝土影响研究

介绍了混凝土盐冻破坏的特征及冻融破坏和盐冻破坏的破坏机理,分析了影响混凝土盐冻破坏程度的因素。通过对混凝土表面的处理,添加引气剂、矿物细掺料对混凝土抗盐冻性能进行改善。     

地聚物混凝土在盐水与冻融作用下的损伤研究

采用钠水玻璃(Na_2O·mSiO_2)激发高活性偏高岭土和粉煤灰的混合物制备地聚物混凝土,研究地聚物混凝土在盐溶液中(3. 5%NaCl溶液、3. 5%Na_2SO_4溶液、3. 5%Na_2SO_4溶液+3. 5%NaCl溶液和纯水)经过冻融循环后的损伤程度,分析各冻融循环周期下试件的表观形貌变化、质量损失率变化和相对动弹性模量变化规律。结果表明:盐侵蚀作用下,随着冻融次数的增加,试件表面浆体的剥落现象越来越明显,质量和相对动弹性模量损失严重。由质量损失率和相对动弹性模量变化曲线可知,在四种溶液中相同冻融次数下,地聚物混凝土的冻融破坏程度由强到弱依次为复合盐冻、氯盐冻、水冻、硫酸盐冻,说明复盐环境对地聚物混凝土的抗冻性能最不利。研究成果可为盐水与冻融环境中的地聚物混凝土结构工程设计提供一些理论参考。     

盐及融雪剂种类对混凝土剥蚀破坏影响的研究

研究了8种包括无机和有机化学物质的盐和融雪剂对混凝土盐冻破坏和化学侵蚀的影响,结果表明:只要是能除冰雪的化学物质,不论其化学组成,均会引起混凝土严重的盐冻剥蚀破坏,不存在所谓的对混凝土无害的除冰盐或融雪剂,因此,只要撒除冰盐或融雪剂,就必须对混凝土采取防治盐冻破坏的技术措施.另外,与盐冻破坏相比,除冰盐和融雪剂对混凝土的化学侵蚀破坏较小.     

干湿循环作用下混凝土硫酸盐、硫酸盐-氯盐腐蚀试验研究

通过实验室加速循环试验,对比了单一硫酸盐、硫酸盐-氯盐耦合腐蚀环境下混凝土的抗压强度、抗压强度耐蚀系数、质量变化率随腐蚀龄期的变化规律,分别利用超声波损伤技术和扫描电子显微镜对混凝土进行超声波测试和形貌观察,分析了不同腐蚀环境下混凝土的腐蚀特征。结果表明:试验室加速腐蚀制度下,单一硫酸盐和硫酸盐-氯盐耦合2种不同侵蚀环境中混凝土的力学性能与质量变化差异明显。单一硫酸盐环境下,腐蚀初期,硫酸盐腐蚀产物填充于混凝土内部空隙,密实了混凝土结构;而随着腐蚀龄期的延长,大量生成的膨胀型腐蚀产物填满混凝土孔隙和界面区,导致混凝土膨胀并造成大量裂纹的产生。硫酸盐-氯盐耦合环境下,氯盐的存在减小了硫酸盐引起的膨胀腐蚀。     

冻融循环下海工预应力混凝土结构的耐久性

从冻融与氯盐侵蚀机理出发,分析了影响预应力混凝土结构耐久性的主要因素;通过试验,测定了不同冻融条件下的氯离子扩散深度.以预应力混凝土氯离子扩散模型为基础,综合考虑冻融损伤、氯离子扩散系数的时间依赖性等因素,建立冻融条件下预应力混凝土结构氯离子扩散模型,并采用Crank-Nicholson格式差分进行数值模拟,运用实测数据验证了模型的正确性.结果表明:冻融循环是引起混凝土破坏的动力;应力水平加速了混凝土的损伤与劣化过程;水化龄期的选取对提高氯盐侵蚀下的混凝土结构耐久性起着非常重要的作用.     

弯拉荷载冻融循环氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化

研究了冻融循环-氯盐侵蚀和弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下混凝土的劣化行为,分析了氯盐侵蚀和冻融损伤的相互影响,以及弯拉荷载对混凝土抗冻性能的影响.结果表明:冻融循环导致混凝土微裂纹萌生、扩展,使孔隙结构遭到破坏,从而加速了氯盐的侵入;氯盐的侵入会影响混凝土的饱水度和孔隙溶液的迁移,加速冻融循环造成的表面剥落和内部损伤.在弯拉荷载-冻融循环-氯盐侵蚀作用下,混凝土的破坏形式以表面剥落为主,弯拉荷载会加速劣化,甚至使其脆性断裂.     

氯盐硫酸盐对水泥基材料的复合侵蚀破坏

研究了氯盐和硫酸盐对水泥基材料的复合侵蚀破坏.结果表明:侵蚀过程中试件的质量变化率与膨胀率之间呈指数关系,氯盐降低了硫酸盐侵蚀过程中试件发生膨胀破坏的风险,这是因为氯盐抑制了硫酸根离子向试件内部的传输,同时削弱了硫酸根离子与水泥矿物的化学结合能力,减少了膨胀性侵蚀产物的生成量;另外氯离子能优先与C3A反应,生成的Friedel’s盐会填充试件孔隙,使孔径细化,进一步限制硫酸根离子参与反应的能力.