干湿循环与持续轴压荷载对水泥砂浆耐硫酸盐侵蚀性能的影响

为分析持续轴压荷载和干湿循环对水泥砂浆耐硫酸盐侵蚀性能的影响,通过宏-微观试验,对比不同工况下砂浆的表观现象、质量、膨胀率、强度的劣化特性并探究其侵蚀机理。结果表明：持续轴压荷载和干湿循环均显著加剧砂浆劣化,且应力越大影响越大;应力比0.4工况的砂浆线膨胀率最高增长0.67%,其抗压强度最大损失40.72%;干湿循环工况的砂浆线膨胀率最高增长0.43%,其抗压强度最大损失29.63%;较低持续轴压荷载前期减缓硫酸盐侵蚀而后期加剧,较高持续轴压荷载直接增多砂浆内部缺陷,加剧化学侵蚀,导致宏观性能大幅下降;干湿循环作用下硫酸盐结晶与钙矾石、石膏等腐蚀产物共同导致砂浆微观结构劣化和缺陷扩展,持续轴压荷载不改变硫酸盐的侵蚀机理,但显著影响侵蚀进程;二项式函数能够较好的描述砂浆硫酸盐抗压强度的劣化规律。研究成果可以为水工结构的耐久性评价与保护层设计提供指导和支撑。     

渠系混凝土抗硫酸盐侵蚀剂的试验研究

介绍了一种用于渠系混凝土的抗硫酸盐侵蚀剂的室内试验研究结果,试验内容包括单纯硫酸盐条件下的侵蚀试验、硫酸盐结合Cl^-和Mg^2＋条件下的侵蚀试验以及干缩循环条件下的侵蚀试验.试验结果表明在水泥中掺入该抗硫酸盐侵蚀剂能抵抗较高浓度的SO4^2-、Cl^-和Mg^2＋的侵蚀,干湿循环试验结果表明它能有效提高水泥抵抗硫酸盐结晶侵蚀能力.     

干湿循环下硫酸根在混凝土中的传输规律研究

按一定周期将混凝土试件在硫酸钠溶液中浸泡后再风干形成干湿循环作用,通过钻芯、分层切片、研磨提取水泥石粉末样本进行化学分析,测定不同龄期、不同深度混凝土中的硫酸根离子含量,研究了不同侵蚀龄期、不同硫酸钠溶液浓度对硫酸根离子在混凝土内传输的影响规律.结果表明:在相同侵蚀龄期下,硫酸根离子含量随深度的增加而不断减小;混凝土受侵蚀深度及硫酸根离子含量与硫酸钠溶液浓度、侵蚀龄期具有较为复杂的相关性,低浓度溶液使混凝土受侵蚀深度较大但硫酸根离子含量较低,高浓度溶液使混凝土受侵蚀深度较小但硫酸根离子含量较高;侵蚀龄期达到360 d以后,混凝土表层出现剥落现象,剥落深度随溶液浓度增大而增加并导致影响深度范围内的硫酸根离子含量降低.     

碳化与硫酸盐溶液干湿循环后混凝土断裂韧度

为研究劣化作用对混凝土断裂韧度的影响,通过碳化、硫酸盐溶液干湿循环单一及交替作用后混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了碳化时间、硫酸盐溶液干湿循环次数对混凝土断裂韧度的影响。结果表明:碳化和硫酸盐溶液干湿循环均会对混凝土断裂韧度造成一定程度的劣化,劣化程度因子小于1。随着碳化时间和硫酸盐溶液干湿循环次数的增加,断裂韧度呈减小趋势;单一劣化作用时,随着碳化时间和硫酸盐溶液干湿循环次数的增加,劣化程度因子减小显著,且碳化时间、硫酸盐溶液干湿循环次数与劣化程度因子之间分别满足近似指数关系;由于碳化和硫酸盐溶液干湿循环的交互影响,单一劣化作用对断裂韧度的劣化程度逐渐呈现大于交替劣化作用影响的趋势。在分析试验结果的基础上,建立了劣化作用后混凝土断裂韧度计算模式,该模式有助于分析劣化作用后混凝土裂缝扩展并预测其断裂韧度。     

侵蚀方式对硫酸根离子在混凝土中传输的影响

对连续浸泡和干湿循环 2 种侵蚀方式下硫酸根离子在混凝土中的传输过程进行了比较研究。选取混凝土强度等级为 C40 ,采用室温下自然干燥方式,硫酸钠侵蚀溶液的浓度为 800,6 000,50 000 mg/L 。当侵蚀龄期分别达到 30,90 ,180 ,360,580 d 时,采用钻芯、分层切片、研磨提取水泥石粉末样本进行化学分析,测定不同深度处混凝土的硫酸根离子含量。结果表明：总体上看干湿循环与连续浸泡相比更具有加速硫酸根离子向混凝土内传输的作用,使同深度处硫酸根离子含量增加;浓度较低的侵蚀溶液硫酸根离子具有更易于向混凝土深处传输的趋势,使较深处硫酸根离子含量增加;浓度较高的侵蚀溶液更偏于按着由表及里破坏的方式对混凝土产生侵蚀,使高含量的硫酸根离子聚集在浅层混凝土中。     

干湿循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下水工混凝土损伤研究

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的主要因素之一,混凝土损伤层的厚度及混凝土抗压强度作为衡量混凝土结构受侵蚀后退化的重要指标,能有效反应混凝土的损伤程度.本文主要从试验视角,采用超声波平测法和回弹法,重点研究干湿循环条件下不同浓度、种类盐溶液对水利工程混凝土表层损伤层厚度、混凝土抗压强度的影响,以期为服役在干湿循环与硫酸盐侵蚀耦合作用下混凝土建筑物设计与研究提供一些参考.     

硫铝酸盐水泥混凝土抗高浓度硫酸镁侵蚀性能研究

新疆南疆部分干旱多盐碱地区混凝土建筑物面临高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀破坏问题。通过水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法(K法)研究了水灰比、侵蚀溶液浓度、侵蚀龄期等对硫铝酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响,并采用宏观观测和扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等微观观测方法,分析和揭示其抗硫酸盐侵蚀机理。结果表明,降低水胶比能有效提高硫铝酸盐水泥胶砂试件抗高浓度硫酸盐、镁盐侵蚀性能;在镁离子浓度一定时,侵蚀溶液对硫铝酸盐水泥胶砂试件的双重侵蚀破坏作用与硫酸根离子浓度具有明显的相关性;石膏的大量生成是造成胶砂试件表面剥蚀破坏的主要原因。更多还原     

无机聚合物混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

通过干湿循环方式研究了无机聚合物混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,结果表明:硫酸盐侵蚀后,无机聚合物混凝土的硫酸盐腐蚀破坏机理与普通混凝土不同,其主要是浆体剥落,骨料外露,不出现明显裂缝,试样仍保持较好的完整性,而普通混凝土在侵蚀75 d胀裂破坏;两种混凝土在侵蚀溶液中的吸水率、质量和抗压强度变化趋势相似,但普通混凝土的劣化幅度较大;Na_2SO_4侵蚀后,无机聚合物的结构更加致密,无新产物生成。     

高强混凝土经轴压和硫酸盐侵蚀后的力学性能

对经历不同程度轴压荷载的高强混凝土试件(尺寸为100 mm SymboltB@ 100 mm SymboltB@ 300 mm)进行硫酸盐长期浸泡和干湿循环试验,并在180 d侵蚀后对其进行单轴压缩试验。分析不同侵蚀方式下,硫酸盐浓度大小及历史荷载水平对峰值应力、峰值应变、弹性模量、应力-应变曲线等的影响。结果表明：在相同历史荷载水平下,随着硫酸盐溶液浓度的增加,侵蚀方式是长期浸泡时,峰值应变先减小后增加,峰值应力、弹性模量则先增大后减小;而侵蚀方式是干湿循环条件时,随硫酸盐溶液浓度的增大,峰值应变持续增加,峰值应力、弹性模量则不断减小。在相同硫酸盐溶液浓度下,随着历史荷载的增大,长期浸泡及干湿循环侵蚀方式下,其峰值应变均增加,峰值应力及弹性模量均降低。引入叠加效应系数K来表征硫酸盐侵蚀与单轴历史荷载作用2个因素的联合交互作用,分析表明,荷载历史与硫酸盐腐蚀联合作用对混凝土的损伤起到相互促进的作用。     

再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能研究

为了研究再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能及寿命预测,以再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量为影响因素,通过试验的方法,将试件放入浓度为5%的Na₂SO₄溶液中浸泡3 d,然后取出置室内环境下晾干3 d,为一个干湿循环。分别在干湿循环0,5,10,20,30,40,50,60次时,测定其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率,以此判定再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能,并基于质量损失率考虑再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量的影响,预测再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的使用寿命。结果表明,无论是抗压强度还是劈拉强度均随着水胶比的增大而降低;相比未掺粉煤灰的再生混凝土,当粉煤灰掺量在20%~30%时,可以改善再生混凝土的抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能;当粉煤灰掺量在40%时,达不到很好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果;当再生粗骨料取代率为70%、水胶比为0.3、粉煤灰掺量为30%时,能达到比较好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果,并将此条件代入预测模型求得T=128 a,相比重要建筑物设计使用年限为100 a,认为耐久性良好。     

硫酸盐和干湿循环耦合作用下混凝土性能研究

试验主要研究了粉煤灰与矿渣粉掺量以及新拌混凝土含气量对混凝土在硫酸盐和干湿循环耦合作用下质量损失、抗压强度、相对动弹性模量等性能变化的影响。研究结果表明:经过3个干湿循环周期后,掺有矿物掺合料的混凝土试件强度增长大于基准组混凝土;从第4个干湿循环周期开始,掺矿物掺合料的混凝土试件的质量损失均小于基准组混凝土,且试件质量损失大大减少;掺加矿渣后,混凝土试件经过6次干湿循环周期,相对动弹性模量仍保持在60%以上;粉煤灰和矿粉复掺对混凝土的抗硫酸盐干湿循环破坏能力有所提高,当粉煤灰与矿粉比例为3∶1时,采用复掺对改善干湿循环过程中混凝土试件的抗压强度的效果最好。并且,混凝土中适当引气也可提高其抗硫酸盐干湿循环性能。     

干湿循环作用下石膏岩劣化效应的试验研究

选取巴东十字垭隧道的石膏岩为研究对象,室内完成了0,1,3,6,12次干湿循环试验,测得了循环过程中吸水率、孔隙度和单轴压缩的试验数据。试验表明:石膏岩的吸水率和孔隙度与干湿循环次数呈对数函数形式,并随着干湿循环次数的增多而不断增大,但吸水率、孔隙度的增加量却逐渐减少;同样,石膏岩的单轴抗压强度和弹性模量随着干湿循环次数的增多而减小,并随着循环次数的增多,单轴抗压强度和弹性模量的减少量逐渐减少。通过分析对比石膏岩劣化参数变化率,得到干湿循环作用对石膏岩各个参数的劣化效果是不同的,其排序为:吸水率＞弹性模量＞单轴抗压强度＞孔隙度。     

硫酸盐干湿循环作用下再生混凝土抗压与劈拉强度的关系研究

为了建立硫酸盐干湿循环侵蚀作用下再生混凝土抗压与劈拉强度的关系,达到降低试验工作量,以及减少对实际混凝土结构测定时造成损伤的目的,设计了3种再生粗骨料取代率,共制作135组试块,并将试块放入浓度为5%的Na_2SO_4溶液中浸泡3 d,然后室内环境下晾干3 d,则设计6 d为一个干湿交替循环。分别在干湿循环侵蚀0次、30次、60次时,测定其立方体抗压强度和劈裂抗拉强度,进行回归分析,建立两者之间关系,并验证。结果表明:再生混凝土在硫酸盐干湿循环侵蚀作用下的抗压强度与劈拉强度有较好的相关性。当再生粗骨料取代率为30%、50%、70%时,对应的劈拉强度为抗压强度的1/18、1/19、1/20。当硫酸盐干湿循环侵蚀次数为0次、30次、60次时,对应的劈拉强度为抗压强度的1/17、1/18、1/19。通过验证,劈拉强度计算值与劈拉强度实测值的相对误差均在-8.0%~9.4%之间,均方根误差均小于0.25,计算值与实测值比较吻合,表明以上建立的抗压强度与劈拉强度的关系具有一定的可靠性和参考价值。     

浅层红黏土的细观结构演化规律研究

湿干循环作用会对土样的细观结构产生影响。为了研究浅层红黏土的细观结构在湿干循环过程中的演化规律,研制了可以进行 CT 扫描的 CT －固结仪。在不同压力作用下对桂林雁山原状红黏土及其重塑土进行了多组湿干循环试验,并对每次烘干和增湿稳定后的土样进行 CT 扫描,跟踪观察湿干循环过程中土样的细观结构变化。研究结果表明：增湿和干燥都能使原状红黏土及其重塑土的结构造成损伤。定义了基于 CT 数据的红黏土的细观结构参数,提出了定量描述红黏土细观结构演化与土样饱和度、湿干循环次数、上部荷载之间的数学表达式,预测结果与试验资料比较接近。     

碳化及硫酸盐侵蚀对混凝土强度性能的影响研究

为研究碳化与硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土的强度特性及其演变规律,分别通过单一硫酸盐干湿循环试验、单一碳化试验以及碳化与硫酸盐干湿循环的交替试验,分析其对混凝土强度特性的影响机理。试验结果表明:水灰比越小,单一硫酸盐侵蚀以及碳化与硫酸盐侵蚀交替作用后混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度降低幅度越小;随着碳化时间的延长,混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度呈现先快后慢的增长趋势,且水灰比越大,增长幅度越大;碳化与硫酸盐侵蚀共同作用下,二者对混凝土强度的影响特征并非各自影响效应的简单叠加,而是相互影响、相互促进。因此,在碳化和硫酸盐侵蚀作用同时存在的环境中,混凝土的水灰比不应太大。     

硫酸盐侵蚀环境下混凝土强度的经时变化模型

通过干湿循环－硫酸盐侵蚀加速试验方法,研究了高性能混凝土抗压强度的经时演变规律,采用统计回归方法分析试验数据,得到了混凝土强度平均值和标准差的经时变化函数,建立了硫酸盐侵蚀环境下高性能混凝土抗压强度的经时变化函数概率模型。结果分析表明：硫酸盐侵蚀环境下,混凝土的抗压强度平均值呈现出显著的二次多项式经时变化规律;抗压强度标准差的经时变化过程表现为典型的一阶指数增长函数。     

干湿循环作用下压实黄土三轴剪切特性试验研究

为研究干湿循环引起的压实黄土结构损伤对其应力-应变特征及三轴剪切强度的影响,对最优含水率条件下压实到干密度为1.7 g/cm³的黄土试样进行不同路径的干湿循环试验和三轴剪切试验。结果表明:干湿循环对压实黄土的三轴剪切特性影响显著,随着干湿循环次数的增加,压实黄土的应力-应变曲线先急剧下移,再逐渐上移,最后趋于稳定;干湿循环对压实黄土三轴剪切强度具有劣化作用,存在临界干湿循环次数n_c,当干湿循环次数小于临界干湿循环次数时强度指标急剧减小,等于临界干湿循环次数时强度指标最小,大于临界干湿循环次数时强度指标逐渐增大并趋于稳定;分段函数能够较好反映三轴剪切强度指标的劣化规律和劣化过程;受干湿循环幅度影响,压实黄土存在干湿循环最劣含水率w_w,可以根据压实完成后黄土的瞬时含水率是否接近或等于最劣含水率来评价干湿循环对三轴剪切强度的劣化程度。     

干湿循环对岸坡粉砂岩劣化作用试验研究

三峡库区30 m消落带的岩质岸坡是一个脆弱敏感地带,其岸坡岩体质量及其劣化规律日益成为人们研究的重点。选取三峡库区消落带巴东段某典型岸坡的紫红色粉砂岩为研究对象,通过现场钻探取芯、室内试样加工和“烘干-饱水”循环试验手段,对红层粉砂岩试样进行了单轴压缩和耐崩解试验研究。试验成果表明:研究区粉砂岩属于较坚硬岩,其单轴压缩强度随干湿循环次数增加而降低,经过20次干湿循环后,粉砂岩强度软化呈较软岩特征;粉砂岩具有高耐崩解性,耐崩解性指数I_d与循环次数N呈对数关系,I_d随N的增加而降低,I_d下降速率随N的增加呈放缓趋势发展;相同循环次数条件下,高程越高的粉砂岩试样其I_d越低。试验研究成果对三峡库区消落带岸坡岩体的劣化机理和岸坡稳定性分析等具有一定的参考价值。     

矿物掺合料对西北盐渍土地区混凝土耐腐蚀性的影响

为解决我国西北盐渍土地区混凝土结构存在的盐蚀问题,掺入矿物掺合料提高混凝土的耐腐蚀性。根据特定工程会对混凝土强度预先提出要求的实际情况,控制混凝土满足C35强度等级,设计单掺、双掺和三掺粉煤灰、矿渣粉及硅灰等6种配合比,采用硫酸盐干湿循环侵蚀、SEM(Scanning Electron Microscope)和XRD(X-Ray Diffraction)等方法研究不同掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,采用快速氯离子迁移系数和电通量法研究混凝土的抗氯离子渗透性能。结果表明:混凝土强度相同条件下,随着掺合料掺量增加,混凝土抗硫酸盐侵蚀和抗氯离子渗透能力都有提高,且粉煤灰的提高效果高于矿渣粉的提高效果。不同掺合料复掺可以改善混凝土的孔隙结构与水化产物结构,明显提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力,进一步提高混凝土的耐腐蚀性。