海洋微生物对C40混凝土耐腐蚀性能的影响

将C40混凝土分别置于灭菌海水、富集硫酸盐还原菌(SRB)海水和富集铁细菌(IOB)海水中干湿循环2400 h,通过化学滴定法和交流阻抗谱(EIS)研究了SRB菌和IOB菌对混凝土耐腐蚀性能(氯离子扩散规律)的影响。结果表明:SRB和IOB微生物膜层均呈龟裂状态,无法有效阻隔海水侵蚀;SRB和IOB降低了混凝土内部的pH值;经SRB和IOB腐蚀后混凝土的氯离子扩散系数分别为4.65×10^(-10)m^(2)/s和4.20×10^(-10)m^(2)/s,比灭菌海水环境下分别提高了63.16%和47.37%。

干湿循环作用下吉林省西部土壤盐离子对混凝土的侵蚀破坏机理

为了解决干湿循环条件下长期的外部碳酸盐和硫酸盐侵蚀导致混凝土耐久性能显著退化的问题,进行了在干湿循环条件下混凝土内部CO_(3)^(2-)和SO_(4)^(2-)侵蚀规律和迁移规律的研究。先通过混凝土受到离子侵蚀的化学反应过程和扫描电子显微镜(SEM)实验分析并对比两种离子对混凝土侵蚀的损伤机理,后通过引用房室模型的方法分析CO_(3)^(2-)和SO_(4)^(2-)在混凝土表面与外界交界面处的传输和交换规律。结果表明:在180 d的时间内,离子侵蚀主要发生在混凝土表面0~20 mm的范围内,房室模型的预测值与实测值决定系数R^(2)在0.75左右;混凝土被侵蚀的深度与水灰比正相关,并且房室模型可以预测混凝土受到侵蚀的程度;硫酸盐和碳酸盐的化学反应生成物引起的膨胀压力导致混凝土产生裂缝而引起破坏。

硅灰对水泥胶砂耐硫酸侵蚀性能影响的试验研究

为更好地研究硅灰对水泥胶砂耐硫酸侵蚀性能的影响,本文将硅灰按不同配合比进行试验,将水泥胶砂置于pH=1的硫酸侵蚀环境中。通过探究试样的外观、质量损失率、抗压强度损失率、硫酸侵蚀下的生成物、微观结构,并结合相关理论分析了硅灰对水泥胶砂抗硫酸侵蚀作用的影响。实验研究表明:随着硅灰掺量的增加,水泥胶砂的抗硫酸侵蚀能力增强,XRD(x-ray diffraction)衍射表明,在硫酸侵蚀下表面生成物为二水石膏(CaSO_(4)·2H_(2)O),反应时会消耗Ca(OH)_(2),同时也会产生一定的体积膨胀;SEM(scanning electron microscope)检测表明,掺入硅灰可以提高试样的密实度,从而提高水泥胶砂的抗硫酸侵蚀性能。从宏观和微观角度综合来看,硅灰掺量为15%时的抗硫酸侵蚀性能最好。

硫酸和柠檬酸溶液对水泥硬化浆体的腐蚀及机理

通过分析砂浆的外观、质量损失率和耐蚀系数,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和元素能谱分析(EDS)等微观测试手段,对比研究了硅酸盐水泥、铝酸盐水泥浆体在硫酸、柠檬酸溶液中的腐蚀规律与机理.结果表明:与硫酸溶液相比,柠檬酸溶液对两种水泥砂浆的腐蚀能力更强;与硅酸盐水泥相比,铝酸盐水泥表现出了较好的耐酸腐蚀性能,主要原因在于铝酸盐水泥硬化浆体中含有大量铝胶,在硫酸溶液中能够中和更多H+,在柠檬酸溶液中能够延缓H+向硬化浆体内部扩散的速率.

机制砂与特细砂抗氯盐侵蚀混凝土的制备及性能研究

利用机制砂、特细砂等制备抗氯盐侵蚀混凝土对降低生产成本、提升桥梁服役寿命具有重要意义。本研究通过优化骨料设计与水泥浆体组成提升混凝土的抗氯离子侵蚀性能,研究了骨料级配、特细砂用量、砂率、水胶比、胶凝材料种类对混凝土性能的影响。结果表明:8~16 mm碎石质量分数由50%增加至80%时,氯离子扩散系数由4.0×10^(-12)m^(2)/s降低至2.9×10^(-12)m^(2)/s;特细砂替代50%(质量分数)机制砂时,氯离子扩散系数为3.6×10^(-12)m^(2)/s,仍可以满足设计要求;砂率增大,氯离子扩散系数先减小后增大。水胶比在0.36~0.38时,氯离子扩散系数低于3.5×10^(-12)m^(2)/s;矿渣组分水化改善了混凝土的孔结构,并形成了更多的AFm、C-S-H产物,提升了混凝土对氯离子的固化能力,矿渣水泥混凝土氯离子扩散系数较普通硅酸盐水泥混凝土降低了40%。

复掺偏高岭土和硅灰对混凝土耐盐酸影响

为探究复掺偏高岭土和硅灰对混凝土耐盐酸的影响,在5%偏高岭土及5%、10%或15%硅灰混合置换胶凝材料水平下制备试样并进行盐酸浸泡试验,通过超声波、压汞法(MIP)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)及扫描电子显微镜(SEM)系列测试方法探讨腐蚀对混凝土损伤层厚度、孔隙结构、水化产物的影响,而后对比分析损伤层厚度与孔隙结构的演化关系.结果表明:基于抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度,M5S5耐酸性最优;损伤层厚度与超声波波速呈负相关,与孔隙率、平均孔径、总孔隙面积呈正相关;两者复掺可提高混凝土耐酸性,但硅灰掺量的递增使改善效益略有降低.

多场腐蚀耦合作用下混凝土耐久性变化分析

为研究腐蚀环境下混凝土耐久性性能变化,开展了氯离子腐蚀、硫酸根离子腐蚀和氯离子-硫酸根离子共同腐蚀作用下混凝土耐久性性能变化研究,并对比分析了单一腐蚀因素对混凝土耐久性性能的影响。试验结果表明,在单一因素腐蚀试验下,随着混凝土深度的递增,混凝土中氯离子和硫酸根离子的含量也逐渐降低;在单一因素腐蚀试验下,硫酸盐离子对混凝土耐久性的影响要高于氯离子;耦合环境下混凝土耐久性性能迅速下降,其影响性能要高于硫酸盐环境和氯离子环境。

盐类侵蚀作用下混凝土力学性能退化规律研究

我国盐渍土分布广泛,复合盐侵蚀成为钢筋混凝土耐久性的重要问题。本文梳理了单一硫酸盐与氯盐-硫酸盐复合盐侵蚀下,水胶比、掺加矿物掺合料等材料因素以及硫酸盐浓度等环境因素对混凝土力学性能劣化规律的研究成果。结果表明,添加PVA纤维、减小水胶比对混凝土抗复合盐侵蚀改善效果较为显著,在一定掺量下,复掺矿粉与粉煤灰混凝土的耐盐类侵蚀性能较单掺时更佳。通过改善混凝土内部结构或者减少侵蚀反应物生成,延缓力学性能退化均可以提高提高混凝土抗硫酸盐、复合盐侵蚀性能,大量试验结果表明随着盐类侵蚀时间的增长,无论是单一硫酸盐侵蚀还是氯盐-硫酸盐复合盐侵蚀混凝土的力学性能劣化规律大致相同,均为先上升后下降,反映在应力与应变上的损伤变化是一致的,但氯盐对硫酸盐侵蚀发挥的作用存在临界值。

桥梁混凝土防腐蚀方法及其评价

为提升桥梁混凝土的耐久性,文中在对桥梁混凝土防腐蚀方法介绍基础上,提出了三种防腐蚀处治方案,并对其防腐蚀效果进行评价。结果表明,聚合物砂浆防腐、硅烷浸渍及复合防腐三种防腐蚀方案均能实现防腐蚀功能;采用聚合物砂浆以及复合防腐方案进行处理的混凝土试件,在经过4 d浸水及100次快速冻融循环后,其渗水深度及质量损失率均明显小于硅烷浸渍组试件,表明这两种方案的防腐性能更优。

高寒高海拔地区输变电工程基础混凝土强度试验研究

为了提升高寒高海拔地区输变电线路基础混凝土结构使用寿命,确保输变电线路工程质量,避免混凝土在冬季施工中受到高寒气温的冻害,文中开展了同条件养护下掺聚丙烯纤维的混凝土力学试验研究。通过聚丙烯纤维混凝土(PPFC)和混凝土(C)对比试验,文中研究了PPFC在高寒高海拔地区的基本力学性能。结果表明,1%掺量下聚丙烯纤维混凝土的立方体抗压强度较混凝土有所增强,劈裂抗拉强度提高19.5%,弯曲抗折强度提高5.54%。

盐度和浸润频率对混凝土中氯离子扩散的影响规律研究

模拟不同盐浓度海水、不同浸润频率,对标准成型混凝土试件进行海水室内侵蚀试验,测定氯离子含量。分别进行不同盐度下内部自由氯离子含量测定、表面氯离子含量曲线拟合及表面氯离子浓度经时规律研究;测定不同浸润频率下不同深度的自由氯离子含量,并分析研究表面氯离子浓度与不同浸润频率的关系。结果表明:混凝土内部自由氯离子含量随盐度增加、侵蚀时间增长而增大;混凝土表面氯离子浓度的经时演变规律满足幂指数模型,且幂指数参数随浸润频率的改变而有所不同;在一定龄期内,盐度对混凝土表面氯离子浓度的影响规律满足对数函数模型;当浸润频率较小时,混凝土氯离子渗透随频率增加而增大;当浸润频率增大至12次/d时,氯离子渗透速率减慢,混凝土内部自由氯离子含量降低。

干湿循环作用下混凝土硫酸盐侵蚀劣化机理试验研究

通过微观和宏观观测综合研究不同配比混凝土在干湿循环作用下受硫酸盐侵蚀的劣化规律,设计4个W/C:0.57、0.44、0.35、0.28,对应从普通强度到高强混凝土。微观观测包括用热分析方法进行侵蚀产物分析和用改进硫酸钡重量法(化学滴定法)测量由表及里不同深度处硫酸根含量,宏观观测主要包括抗压强度、劈裂抗拉强度等基本力学性能。试验结果表明:干湿循环作用下,湿状态下混凝土受到钙矾石、石膏等膨胀性侵蚀产物的作用,干状态下又叠加由蒸发作用引起的盐结晶压力的损伤;与普通强度混凝土相比,高强混凝土的W/C小并掺有适量的减水剂,孔隙结构得到优化,使得湿状态下硫酸根传输受阻,干状态下结晶条件遭到一定程度破坏,导致混凝土受侵层厚度明显降低,表现为宏观上的强度劣化程度较轻,表明高强混凝土具有较强的抵抗硫酸盐侵蚀能力。

混凝土硫酸盐侵蚀速度影响因素研究

研究了水灰比、胶砂比、试件尺寸、预养方式、溶液浓度及温度对混凝土硫酸盐侵蚀速度的影响.结果表明:试件的水灰比越大、胶砂比越小、试件尺寸越小(比表面积越大),则硫酸盐侵蚀速度越快;提高养护温度、缩短养护时间可以加快硫酸盐侵蚀速度;硫酸盐侵蚀速度随着硫酸盐溶液浓度增大和温度提高而加快,但当浓度和温度超过某一数值后,硫酸盐侵蚀速度反而减慢.在各种条件下,混凝土硫酸钠侵蚀速度比混凝土硫酸镁侵蚀快;对硫酸钠型侵蚀,采用抗折抗蚀系数作为判定指标较为合理,而对硫酸镁型侵蚀,应该综合考虑抗折、抗压抗蚀系数.

氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下C50高性能混凝土的耐久性研究

通过混凝土抗冻性快动法试验,对C50高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性研究,结果表明：试件尺寸对氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下混凝土的质量损失率影响很大,尺寸为100mm×100 mm×100 mm的试件经225次冻融循环质量损失率已大于5％,而尺寸为100 mmX100 mmX400 mm的试件经500次冻融循环质量损失率仍小于5％;随着冻融循环次数的增加,试件的相对抗压强度与相对动弹性模量呈线性关系,而且相对抗压强度的下降速率是相对动弹性模量下降速率的3.74倍;试件在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用失效时的氯离子渗透深度为8.2 mm;表层0～5 mm深度内的氯离子浓度大于5mg·g-1,明显高于自然扩散;在氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下,C50混凝土中氯离子的扩散规律满足菲克第二定律,扩散系数为1.21×10^-12 m^2·s^-1;按保守估计,当C50混凝土的保护层厚度分别为30和40 mm时,因氯盐侵蚀而导致其破坏的时间分别为39和88 a.

季节冻土区盐渍土环境下混凝土抗冻耐久性机理

为了研究混凝土在冻融交替与盐类侵蚀双重因素作用下的抗冻耐久性能,根据季节冻土区大安境内盐渍土中主要易溶盐的类型与含量,配制了3种质量分数的复合盐侵蚀溶液,制备了普通混凝土、2种引气混凝土及2组粉煤灰混凝土试件,进行盐蚀-快速冻融循环试验,对盐冻破坏后混凝土的质量损失、动弹性模量衰减及其微观结构进行分析。试验结果表明:在冻融循环作用下,复合盐加剧了混凝土的冻融剥蚀破坏;混凝土的冻害程度与侵蚀盐溶液的质量分数、冻融循环次数、混凝土的含气量、粉煤灰掺量等因素有关;造成混凝土发生盐冻破坏的原因有水结成冰的膨胀压力,或冰与水的渗透压力以及复合盐与水泥水化产物发生的化学侵蚀和盐类的结晶膨胀,其中,盐类结晶压对混凝土内部结构的破坏更严重。

硫酸盐环境下混凝土抗压强度耐蚀系数研究

基于混凝土腐蚀层厚度及腐蚀区混凝土抗压强度损失率的概念,建立了硫酸盐环境下混凝土试块的蚀强模型.根据该模型推导出混凝土抗压强度耐蚀系数计算公式,同时进行了3组全浸泡混凝土的腐蚀试验,并根据试验结果对混凝土抗压强度耐蚀系数计算公式进行拟合和参数分析.结果表明:根据所建立的模型得到的混凝土抗压强度耐蚀系数计算结果与试验结果吻合较好;硫酸盐环境下混凝土可划分为裂缝发展区、膨胀密实区和未腐蚀区3个区域;综合性的腐蚀系数可以反映混凝土配合比与抗硫酸盐腐蚀性的关系,腐蚀系数越大,抗硫酸盐腐蚀性越差.根据所建立的模型和计算方法能够评估和预测硫酸盐环境下混凝土的抗腐蚀性能.

盐渍地区抗腐蚀混凝土耐久性试验研究

研发了适用于西北盐渍地区特殊地质水文环境的掺有粉煤灰和高效减水剂的耐腐蚀双掺混凝土.在实验室对混凝土的抗腐蚀、抗渗、抗碳化、抗冻融性能进行了试验,并在盐渍地区对混凝土的抗腐蚀和抗渗性能进行了现场试验.通过试验得出了粉煤灰掺量与各混凝土耐久性能指标之间的关系.在混凝土中掺加粉煤灰和减水剂的方法能够改善混凝土抗硫酸盐腐蚀的性能和抗渗性能,但掺加粉煤灰对混凝土的抗碳化性能有不利影响;这种配方也使混凝土的抗冻性能变差.经综合考虑,推荐在盐渍地区使用粉煤灰掺量为40%的双掺混凝土,使各项耐久性指标都较高.

环氧涂层对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

分别采用氯离子快速渗透和吸水率试验来评价环氧树脂涂层后混凝土在饱水状态下抗氯离子渗透性能和非饱水状态下由浸湿过程中毛细吸附所引起的氯离子传输能力,并与有机硅、聚合物水泥基防水涂料及其复合涂层效果比较.试验结果表明,环氧树脂涂层能显著提高浸泡情况下混凝土抗氯离子渗透能力,其效果优于有机硅和聚合物水泥基防水涂料,虽然其降低干湿循环条件下的毛细吸附能力比有机硅稍差,但却明显强于聚合物水泥基防水涂料.

氧化石墨烯改性水泥砂浆耐腐蚀性能的研究

采用Hummers法和超声波分散法制备氧化石墨烯(GO),并通过SEM、FT-IR等微观手段对其结构进行了表征。并将其应用在水泥砂浆中,研究不同掺量氧化石墨烯在复合盐溶液中经长期浸泡和干湿循环作用后对水泥砂浆耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,当GO掺量为0.03%时,水泥砂浆试件经腐蚀作用后抗折强度、抗压强度及相应的耐蚀性能均达到最高。通过SEM及能谱分析结果表明,基准试件的内部结构酥松、杂乱无章,有明显的吭噬痕迹,且试件内部含有较多的Na、S、Cl等元素。而当GO掺量为0.03%时,水泥砂浆内部结构均匀密实,无明显被腐蚀的痕迹,且试件内部无Na、S、Cl等元素,对提高水泥基材料的耐腐蚀性能起到积极作用。

模拟酸雨环境下混凝土抗拉性能试验研究

为揭示酸雨环境下混凝土抗拉性能的变化规律,在实验室配置了pH1.0硝酸硫酸混合溶液来模拟酸雨环境,采用完全浸泡的加速腐蚀试验方法对40个哑铃形混凝土试件进行不同程度的腐蚀,完成了受侵蚀不同程度的混凝土单轴拉伸试验.结果表明:在腐蚀初期,混凝土的抗拉强度、弹性模量和峰值应变逐渐递增;随腐蚀时间的延长,抗拉强度和弹性模量逐渐降低,但峰值应变仍继续增长;在相同环境下,混凝土抗压强度对腐蚀环境的敏感性较抗拉强度的敏感性大.基于试验结果,提出了酸雨环境下混凝土单轴抗拉应力-应变曲线上升段统一数学表达式.