混凝土盐冻破坏机理(Ⅱ)：冻融饱水度和结冰压

研究了冻融循环条件下NaCl浓度(质量分数)对混凝土内部吸入溶液量和饱水度、溶液结冰膨胀率和结冰压的影响,继而对混凝土盐冻破坏机理进行分析.结果表明:随着NaCl浓度的增加,溶液结冰膨胀率和结冰压平衡值显著降低,但溶液结冰产生结冰压的临界饱水度显著提高;在NaCl溶液中进行冻融循环时,混凝土内部饱水度明显高于水中,且饱水度的增长主要取决于冷冻阶段吸入溶液量,与融化阶段关系很小;2%～6%NaCl溶液将产生最大结冰压,因此中低盐浓度引起的混凝土盐冻破坏最严重.     

NaCl溶液结冰压的影响因素研究

提出了1种测定NaCl溶液结冰压力的新方法,并测定了约束条件、NaCl浓度、饱水度对NaCl溶液结冰压的影响,结果表明：在强约束条件下水的结冰压非常高,约为40.3 MPa,但NaCl溶液结冰压随NaCl浓度的增加以及约束程度和饱水度的降低而减小.这些结果对分析和理解混凝土受冻破坏,特别是混凝土盐冻破坏机理非常有益.     

低危害除冰盐对水泥混凝土盐冻破坏的影响及其机理

研究了低危害除冰盐对水泥混凝土表面剥蚀破坏、盐溶液结冰压、混凝土饱水度和混凝土-冰黏结抗折强度的影响.结果表明:掺入添加剂的低危害除冰盐能够明显降低混凝土的盐冻剥蚀破坏;与质量分数为4.00%的NaCl溶液相比,添加剂对盐溶液的结冰压无明显影响,但可以明显降低混凝土-冰的黏结抗折强度和较为明显地降低混凝土的饱水度;基于这些实测数据可以较好地解释低危害除冰盐对混凝土盐冻剥蚀破坏的改善机理.     

NaCl-MgCl2复合除冰盐对混凝土盐冻破坏的影响及其作用机理

研究了NaCl-MgCl₂复合除冰盐对盐溶液结冰压和临界饱水度,以及对混凝土盐冻剥蚀破坏和饱水度等的影响,揭示了其降低混凝土盐冻剥蚀破坏的作用机理.结果表明：在NaCl除冰盐中掺入MgCl₂可有效降低盐溶液造成的混凝土盐冻剥蚀破坏;随着复合除冰盐中MgCl₂掺量的增大,其对盐溶液结冰压的影响很小,但可明显增大盐溶液的临界饱水度;在冻融循环条件下,掺有复合除冰盐的混凝土的饱水度及其增长速率明显降低.     

NaCl对结冰膨胀率和混凝土溶液吸入量的影响

提出了一种测定溶液结冰膨胀率的简易方法,并研究分析了在冷冻过程中,不同NaCl浓度溶液的体积变化规律及其对混凝土溶液吸入量的影响.结果表明,随NaCl浓度的增加,溶液结冰膨胀率与其增长速度均迅速降低,且达到体积稳定的时间变长,但在开始结冰前,溶液收缩率越大,收缩持续的时间愈长;混凝土溶液吸入量随NaCl浓度的提高而增加.理论分析表明,在开始结冰膨胀前,混凝土内部空隙中溶液收缩和空气冷却将产生较大的负压,且随NaCl浓度和饱水度的提高而迅速增大,这将使混凝土周围的溶液更易被吸入混凝土中.     

混凝土在盐溶液中的抗冻性

采用快速冻融法,以剥落量和相对动弹性模量作为混凝土抗盐冻性能的评定指标,研究了混凝土在3．5%NaCl溶液、5%、7%和10%Na_2SO_4溶液以及海水中的抗盐冻性能。试验结果表明,引气对混凝土在NaCl溶液、Na_2SO_4溶液和海水中的抗盐冻性能均有显著改善作用;混凝土在各种盐溶液中冻融循环后的破坏现象和破坏机理不同;Na_2SO_4溶液的浓度对混凝土的抗盐冻性能没有明显影响。     

甲酸钠除冰剂对机场跑道混凝土抗冻性的影响

采用单面冻融法测试了机场道面混凝土在不同浓度甲酸钠溶液中的抗冻性,并用试件表面剥落量作为混凝土抗冻性评定参数。结果表明,混凝土在中低浓度甲酸钠溶液中冻融破坏最严重,在高浓度和水中破坏较轻。并从混凝土吸水率和除冰剂结冰膨胀率两方面对试验结果进行了分析。结果表明,在冻融过程中混凝土吸水率大小和除冰剂本身结冰膨胀率大小共同决定了混凝土在除冰剂中的冻融破坏速率。     

提高水泥混凝土路面盐冻破坏的主要措施

从物理作用和化学作用两方面分析了混凝土受除冰盐侵蚀破环的机理,提出了提高混凝土抗盐冻破环的主要措施,指出只要把混凝土内的饱水度控制在很低的水平上,混凝土的盐冻剥蚀破坏就可以大为降低,从而为以后水泥混凝土路面的施工及其养护提供经验。     

盐冻对混凝土力学性能影响试验研究

利用CDF试验法研究不同强度混凝土在不同浓度的氯盐融雪剂溶液中盐冻性能,分析盐冻和不同冻融循环对混凝土形貌特征、相对动弹性模量以及抗压、抗折强度的影响。研究表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土表面破坏加剧,并且有加速的趋势;在不同浓度(3%、5%、20%)融雪剂溶液中经冻融150次后,浓度为5%的融雪剂对混凝土盐冻破坏程度最大;在强度等级相同的条件下,掺适量的硅灰和高效引气剂能有效提高混凝土抗盐冻破坏性能;盐冻对混凝土力学性能有重要的影响,混凝土强度随冻融循环次数增加而不断降低,其相对动弹性模量亦快速下降。     

盐溶液浓度差对混凝土单面抗冻性的影响

通过改变混凝土内、外部盐溶液浓度,研究了盐溶液浓度差对混凝土单面盐冻剥落的影响.结果表明：在预吸水过程中,氯离子扩散规律符合Fick第二定律,在中、低盐溶液浓度或存在内外浓度差的情况下,冻融过程对混凝土表面附近氯离子浓度分布影响显著;混凝土内、外部盐溶液浓度差对混凝土盐冻剥落影响显著;当混凝土内部的盐溶液浓度低于外部时,盐冻剥落量最大,且远大于3%（质量分数）盐溶液中冻融的混凝土.     

除冰剂对机场跑道混凝土抗冻性能影响

采用单面冻融法,以试件表面剥落量作为混凝土抗冻性能的评定参数,探讨了经不同浓度乙二醇溶液浸泡后的机场道面混凝土的抗冻性能。结果表明,混凝土经中低浓度乙二醇溶液浸泡后,冻融破坏严重,当乙二醇浓度为3%时,冻融破坏达最大值;通过机场道面混凝土破坏机理分析,破坏主要受混凝土中溶液吸入率、除冰剂自结冰膨胀率影响显著。     

混凝土盐结晶破坏的研究

以混凝土剥落量、膨胀率和强度损失率为评价指标,研究了干湿循环条件下Na2SO4和NaCl盐结晶对混凝土的破坏,并与在Na2SO4和NaCl盐溶液中浸泡的混凝土的化学侵蚀破坏结果进行对比.研究表明,混凝土在干湿循环条件下发生的盐结晶破坏明显比化学侵蚀破坏严重;盐结晶产生的混凝土膨胀和剥蚀破坏随着盐浓度和干湿循环次数的增加明显增大,且超过一定干湿循环次数后,混凝土经干燥后非但不收缩,反而继续膨胀;盐晶体刚开始主要起密实与增强作用,只有当盐晶体量超过一定值后,才会引起混凝土发生膨胀和破坏;引气可以显著降低和延缓混凝土的盐结晶破坏.     

“安全性混凝土抗除冰盐剥蚀性能的研究”成果简介

除冰盐引起的混凝土路桥剥蚀破坏和钢筋锈蚀是北方寒冷地区路桥过早破坏的主要原因之一 ,也是混凝土耐久性领域一个非常重要和最难于解决的问题 ,它已经成为影响我国混凝土路桥工程质量一个新的和现实的严重问题 .同济大学材料科学与工程学院材料工程研究所承担的国家“九五”重点科技攻关项目“安全性混凝土抗除冰盐剥蚀性能的研究”已于近日完成并通过验收 .该项目的主要成果是 :1 .初步探明了除冰盐引起的混凝土路桥剥蚀破坏和钢筋锈蚀的破坏机理主要是除冰盐的存在使混凝土内部饱水度和盐结晶压明显增大 ;2 .探明了抗除冰盐剥蚀性的影响…     

煤矸石粉/聚酯纤维沥青混合料盐冻损伤研究EI北大核心CSCD

针对煤矸石粉替代率50%、聚酯纤维掺量0.4%的沥青混合料,开展盐冻耦合作用(NaCl溶液质量分数为0%、7.0%、13.0%、26.5%,冻融循环次数为0、2、4、6、8)下的半圆弯曲(SCB)试验,分析了盐冻耦合作用对SCB试件内部损伤劣化过程的影响.结果表明:NaCl溶液质量分数为13.0%、冻融循环为8次时,盐冻耦合作用对沥青混合料的侵蚀破坏作用最强,试件内部损伤最严重;在煤矸石粉与矿粉质量比为1∶1、聚酯纤维掺量为0.4%的条件下,沥青混合料能够形成高黏性、致密、厚实的沥青膜以及由纤维形成的三维网状结构,从而显著降低盐冻侵蚀对沥青混合料的损伤.通过Poly2D模型对SCB试件的极限拉应力损伤量进行拟合,拟合系数为0.944.     

NaCl除冰盐作用下混凝土的抗冻能力分析

通过存质量浓度为3.5%的NaCl溶液中的冻融循环试验,测试了普通混凝土、引气混凝土、粉煤灰混凝土和硅灰混凝土的相对动弹性模量和质量损失率,分析了不同混凝土的抗盐冻的能力.结果表明:适当的引气能够明显改善混凝土的抗盐冻性能,掺加20%粉煤灰时,混凝土仍具有较高的抗盐冻能力,掺量达到40%时混凝土的抗盐冻性能明显下降,掺加10%硅灰明显提高混凝土的抗盐冻能力.     

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.     

盐冻循环对变形钢筋与再生混凝土黏结性能的影响

通过对不同直径变形钢筋与再生粗骨料掺量为60%的再生混凝土在淡水及浓度为3.5%的NaCl溶液中经历0,25,50,75次冻融循环黏结试验,研究了盐冻循环对变形钢筋与再生混凝土黏结性能的影响.结果表明:相比于淡水冻融,盐冻循环对变形钢筋与再生混凝土黏结性能的影响更恶劣,表现为黏结强度下降更快,峰值滑移增加更快.     

碱金属离子对废玻璃砂浆碱骨料反应的影响

以废玻璃为骨料,NaOH和NaCl为碱金属离子来源,通过玻璃溶解及玻璃砂浆碱骨料反应（ASR）,研究了碱金属离子对玻璃砂浆ASR的影响.结果表明：玻璃溶解速率随溶液中OH^—浓度增加而升高,当OH^—浓度为1.000 mol/L时达到峰值,随后降低;在NaOH环境中,ASR膨胀率随NaOH浓度升高而增加,膨胀速率随时间延长而递减;在NaCl环境中,膨胀主要发生在侵蚀初期;在NaOH与NaCl共存环境中,膨胀率与膨胀速率均明显增大,侵蚀后期膨胀速率增加显著;NaOH浓度的增加及NaCl的加入,均导致ASR凝胶钠硅比升高,增加了凝胶的吸水肿胀性,最终加剧膨胀.     

钢管内核心混凝土的限制膨胀性能研究

研究了密封条件下,水胶比、膨胀剂掺量以及预饱水陶砂对钢管混凝土内核心混凝土限制膨胀率的影响,结果表明,随着膨胀剂掺量的增大、水胶比的增加、陶砂取代率的增大,混凝土的限制膨胀率亦增大,其中,以预饱水陶砂对混凝土限制膨胀率的影响最为显著。     

轻细骨料内养护混凝土抗冻融和抗盐冻性能

采用粉煤灰陶砂和页岩陶砂为轻细骨料,研究了水灰比mw /mc为0.4和0.3,引气与非引气情况下轻细骨料内养护混凝土与普通混凝土28d抗冻融和抗盐冻性能.结果表明:当水灰比为0.4时,轻细骨料内养护混凝土抗冻融和抗盐冻性能明显低于普通混凝土,原因是轻细骨料内养护混凝土28 d饱水度明显大于普通混凝土,但适量引气可明显提高其抗冻融和抗盐冻性能;当水灰比为0.3时,轻细骨料内养护混凝土抗冻融和抗盐冻性能较好,无需引气;同等条件下,轻细骨料筒压强度越高,对应混凝土抗冻融和抗盐冻性能越好.