隧道表面结晶和排水管堵塞原因分析及防治措施

广东某隧道在施工15个月后,隧道内壁和排水管中陆续出现白色晶体,影响隧道美观性和安全性。结合此案例,对白色晶体的来源进行分析并提出解决措施:对现场取样的白色晶体进行SEM、EDAX和XRD分析,发现其主要成分为碳酸钙;结合隧道结构进行分析,白色晶体来源可能是地下水渗流结晶、岩溶和混凝土溶蚀,分析判断混凝土溶蚀的可能性最大,因而通过提升混凝土抗溶蚀性能来解决该问题;在原有配合比的基础上掺加矿物掺合料、疏水密实材料。结果表明;掺加矿物掺合料和疏水密实材料RS均可以提升初支喷射混凝土性能,其中疏水密实材料RS的提升效果更好。在现场进行应用疏水密实材料RS,较空白段,试验段排水沟内生成白色晶体的量从8 cm降至不足1 cm,芯样Ca(OH)_(2)溶蚀量明显降低,排水管堵塞问题得到解决。

山体隧道洞渣碱活性评定及碱骨料反应抑制措施研究

对某高速隧道洞渣进行了碱活性判定,从密实性和疏水性方面提出了碱骨料反应抑制措施,并通过膨胀率、强度综合评价抑制效果,从吸水率、孔溶液中碱含量探究了抑制机理。结果表明:洞渣骨料属于高活性碱-硅酸骨料,存在碱骨料反应风险;控制粉煤灰掺量不低于30%可有效抑制洞渣碱骨料反应;采用10%~12%的RMA纳米防腐剂或2.5%~7.5%的TIA抗侵蚀抑制剂优化单掺30%粉煤灰可以兼具强度保障和碱骨料反应抑制;单掺粉煤灰、复掺粉煤灰和RMA纳米防腐剂主要通过降低孔溶液中游离态的碱离子,实现碱骨料反应的抑制;复掺粉煤灰和TIA抗侵蚀抑制剂主要通过碱离子和吸水率的双重降低,实现碱骨料反应的抑制。

基于改进的CEMHYD3D模型模拟水泥水化微结构演变过程

将二维与三维不规则颗粒的重构方法引入到CEMHYD3D模型之中,提出了改进的CEMHYD3D水化模型.利用该模型,分别对水泥基材料的水化进程、水化放热量、C-S-H含量、CH含量、孔隙率和孔隙连通度进行了模拟与验证.通过与实测数据(各组分含量、孔隙率、水化放热信息等)进行对比,验证了改进的水化模型具有较高的精度.

透水混凝土增强剂对透水混凝土性能的影响

研究了透水混凝土增强剂对不同浆体用量的透水混凝土抗分层性、抗压强度、孔隙率、透水系数和抗冻融循环次数的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)分析了透水混凝土增强剂对不同龄期透水混凝土浆体物相组成的作用。结果表明:透水混凝土增强剂能够有效改善新拌透水混凝土浆体易剥落沉底的现象,并提高硬化透水混凝土的力学与抗冻融性能;透水混凝土增强剂的作用体现在消耗氢氧化钙、抑制其结晶生长并加速水泥熟料的水化,减少浆体和界面过渡区内的微观缺陷,促进透水混凝土后期强度和耐久性能提升。

南京长江公铁大桥三维扰动对混凝土力学性能的影响

南京长江公铁大桥封闭修缮前,在铁路线运营时对混凝土浇筑部位的扰动信息进行了采集与分析,获取了不同方位的振幅与频率。利用振筛试验机模拟浇筑部位的三维扰动,设计并研究了不同扰动制度对混凝土力学性能的影响。结果表明,初凝后1 h起振及持续振动的混凝土试块受扰动后损伤最为严重,抗压强度最大降低幅度为25%左右,抗折强度几乎降为零;初凝前1 h起振的混凝土受扰动之后,试块表面剥落严重,均匀性降低导致强度下降15%左右。

扰动对混凝土抗氯离子渗透性能的影响研究

利用改造后的击顶式振筛机提供三维扰动,通过线切割内部偏心顶轴,使竖向振幅接近南京长江大桥公路桥桥面的实际振幅;配制C30、C50普通混凝土和掺抗扰动剂的C50混凝土,设计7种扰动制度,研究了各扰动制度对混凝土抗氯离子渗透性能(RCM)的影响。研究结果表明:C30混凝土终凝前1 h受扰动,上部试块RCM值增幅最大,增幅为70.4%;C50混凝土终凝时受扰动,上部试块RCM值增幅最大,增幅为95%;该阶段混凝土的可塑性基本消失,受扰动后局部密实度降低,RCM值增大明显。掺入抗扰动剂可以实现混凝土“初期增稠”与“早期增强”,大幅提升普通混凝土的整体抗扰动性能,相比于自身未扰动组,受各扰动制度后RCM值几乎没有降低。

酸雨-碳化耦合侵蚀环境下混凝土的劣化规律与机理

设计酸浸泡-碳化耦合加速腐蚀制度,研究不同矿物掺合料与强度等级的混凝土在该腐蚀环境下的劣化规律,并通过SEM微观分析提出酸雨-碳化耦合腐蚀作用下混凝土的劣化机理。结果表明:该腐蚀制度可加速酸溶液进入混凝土表层,与水化产物发生脱钙反应,引起混凝土构件的腐蚀破坏;而掺入适量的矿物掺合料,采用低水胶比、高强度等级可以提高混凝土构件的抗酸浸泡-碳化腐蚀能力。

隧道初支混凝土抗冲刷溶蚀技术评价及作用机理

隧道初支混凝土被钙溶蚀破坏将导致孔隙率增加、强度下降,进而缩短其服役寿命。根据溶蚀计算模型,可以从减少可溶性钙含量、降低孔隙率和降低混凝土基体的水分传输速率等方面来提升混凝土的抗溶蚀性能。采用硬化气泡、X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析、ICP等方法测试分析分别掺加矿物掺和料(AD)、密实材料(纳米二氧化硅,DM)和疏水材料(有机羧酸酯聚合物,HM)混凝土溶蚀前后的孔隙结构、水化产物、微观形貌和钙离子溶出量等指标。结果表明:矿物掺和料AD可以从降低可溶物Ca(OH)_(2)的含量、细化混凝土孔隙等方面提升混凝土的抗溶蚀性能,溶蚀14 d时混凝土钙离子溶出量较纯水泥组降低10%,但混凝土早期强度偏低,不利于隧道初支混凝土施工;密实材料DM同样具有降低可溶物Ca(OH)_(2)的含量、细化混凝土孔隙等优势,且其早期强度较高,溶蚀14 d时钙离子溶出量较纯水泥组降低22%;疏水材料HM可以从细化混凝土孔隙、降低水分传输速率等方面提升混凝土的抗溶蚀性能,溶蚀14 d时钙离子溶出量较纯水泥组降低30%,且对混凝土强度无不利影响。因此,混凝土的抗溶蚀提升效果顺序为:疏水材料HM>密实材料DM>矿物掺和料AD。

酸-硫酸盐耦合侵蚀环境下水泥基材料耐久性提升技术作用效果分析

采用加速试验方法,研究了抗硫酸盐水泥、矿物掺合料、防腐蚀外加剂等耐久性提升技术对水泥胶砂试件在酸-硫酸盐耦合侵蚀环境下剥蚀情况及抗压强度发展的影响,总结并提出酸-硫酸盐耦合侵蚀环境下水泥基材料耐久性提升技术建议。结果表明:对于酸-硫酸盐耦合侵蚀环境而言,水泥基材料宜采用较低水胶比,掺入适当的矿物掺合料或使用防腐蚀外加剂制备,提升体系的耐久性能。

基于HCSS模型的透水混凝土三维重构研究

通过对HCSS模型(Hard Core Soft Shell Model)的优化,重构了透水混凝土骨料-浆体-孔隙三维结构,研究了基本配合比参数对透水混凝土浆体厚度和连通孔隙率的影响。结果表明:随着水泥用量、用水量的提高或骨料粒径的减小,透水混凝土中骨料表面浆体层厚度增大、连通孔隙率降低;在透水混凝土配合比相同的情况下,提高模型中透水混凝土的表观密度将导致模型中的细颗粒增多,浆体厚度层减小;模拟中可能存在部分颗粒悬浮于三维模型空间,导致重构的孔隙很少出现封闭孔,造成模拟结果比实测连通孔隙率的高估。

增效剂对混凝土力学性能和耐久性能的影响研究

研究了3种混凝土增效剂(ATF-5、BTL-7.0和SBT-CS1000)对混凝土力学性能、抗氯离子渗透以及抗碳化性能的影响。结果表明,在水泥用量减少20 kg/m3的情况下,3种增效剂均能改善混凝土的和易性,并保证了混凝土56 d强度的发展。此外,SBTCS1000还能够改善混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能,当SBT-CS1000掺量为0.6%时,混凝土的28 d碳化深度和28 d氯离子扩散系数较对照组分别减小了13.2%、17.6%。

工程材料拦阻系统核心泡沫混凝土劣化规律及外防水性能提升

当工程材料拦阻系统应用于滨海(岛屿)机场时,其核心泡沫混凝土承受雨、海水长期浸泡或周期性干湿作用。系统研究普通泡沫混凝土外防水处理后,在清水、模拟海水与干湿循环制度中吸水率、形变与压溃强度的变化规律,并提出结合实际工况的服役寿命计算方法。研究表明:核心泡沫混凝土耐海水侵蚀性能较差,增加外防水措施后,干湿循环下的吸水率得到显著抑制,侵蚀120 d压溃强度仅降低了8.7%,远小于未做防水处理时53.7%的降幅。针对某特定服役工况,涂刷外防水材料后,服役寿命从6.9年提升至29.9年。

核电安全壳混凝土气密性研究

综述了国内外围绕核电安全壳混凝土气密性的最新研究进展,介绍了国际上常用的混凝土现场气密性测试方法,总结了实际工程混凝土气密性影响因素,探讨了混凝土气密性与其他耐久性参数之间的对应关系,提出了进一步研究的建议。

纳米二氧化硅透水混凝土新拌流变及硬化性能

针对传统透水混凝土工作性能不佳和强度偏低的问题,研究了纳米二氧化硅改性透水混凝土的新拌流变性能与硬化性能.结果表明:纳米二氧化硅能够改善新拌透水混凝土中浆体的黏聚性并减少振动时浆体的向下流动,当纳米二氧化硅质量分数达到1.00%时,透水混凝土中浆体的塑性黏度和触变环面积分别提高了64.74%和235.96%;纳米二氧化硅能够通过提高浆体强度来改善透水混凝土的抗压强度,当纳米二氧化硅质量分数超过0.50%后,其对透水混凝土抗压强度的增强效果不再明显;纳米二氧化硅还可以略微提高透水混凝土的透水性能,推测与纳米二氧化硅使得透水混凝土在竖直方向上的孔隙均匀分布有关.

抗侵蚀抑制剂对混凝土吸水性能及抗盐结晶性能的影响

本工作系统评价了四种混凝土抗侵蚀抑制剂(Cementaid-KT、ZBH、P400、SBT-TIA)对混凝土吸水性能与失水性能的影响,并筛选出性能最优的抗侵蚀抑制剂进一步研究其对混凝土新拌性能、力学性能、氯离子快速迁移系数与抗硫酸盐半浸泡性能的影响。研究表明:掺入四种混凝土抗侵蚀抑制剂均能显著降低混凝土的吸水性能与失水性能,其中SBT-TIA的效果最优。掺入SBT-TIA混凝土的抗盐结晶破坏能力显著增强,其28 d盐结晶高度为3.5 cm,远小于基准组的11 cm。这是由于掺入SBT-TIA后,试块的吸水速率、失水速率均变慢,盐水很难快速被传输至高位(在灯芯效应下)、且表面挥发放缓,因此表现为盐结晶高度与析出量增长缓慢。掺入SBT-TIA混凝土的各龄期抗压强度出现小幅度降低,3 d、7 d、28 d的降低幅度分别为7.5%、5.9%、9.5%;氯离子快速迁移系数降低,降幅为13.3%~25.7%。水下区逐层磨粉试验证实,SBT-TIA的掺入可有效抑制水分及离子在混凝土内部的传输:相比于基准试块,掺入SBT-TIA混凝土试块的同深度内硫酸根离子含量明显下降,且硫酸根含量降低幅度随侵蚀深度的增加而增大,最大降幅为29.2%。

TORRENT法混凝土空气渗透系数与其他耐久性指标的量化关系

TORRENT法是一种可以同时测试混凝土试块及混凝土实体结构空气渗透系数的无损检测方法。设计不同强度等级的混凝土,分别测试对应的抗压强度、氯离子扩散系数、电通量以及空气渗透系数。最终建立了空气渗透系数与氯离子扩散系数、电通量之间的量化关系,进而可以用一种无损的检测方式快速评估混凝土实体结构的抗渗性。

高浓度硫酸盐环境下桥梁桩基混凝土防腐技术

结合西南某公路桥梁工程桩基混凝土的抗硫酸盐腐蚀需求,研究10%(质量分数)高浓度硫酸盐溶液作用下防腐技术对混凝土抗压强度、抗压强度耐蚀系数及硫酸根离子传输的影响。通过气泡结构和微观形貌分析了防腐技术的作用机理。结果表明,高浓度硫酸盐侵蚀环境下,“膨胀剂+矿物掺和料”类防腐剂防腐效果表现为早期优异后期破坏严重,“盐结晶抑制”类防腐剂长期抗腐蚀效果更优。矿物掺和料、“膨胀剂+矿物掺和料”类防腐剂主要通过提升密实度和优化孔径分布来延缓硫酸根的侵入,而“盐结晶抑制”类防腐剂既可一定程度优化混凝土孔隙结构,又可抑制结晶性膨胀产物的生成。

盐渍土环境输电线路基础防腐蚀技术对比试验研究

在输电线路基础常用混凝土配合比中掺入粉体防腐剂或液体抗侵蚀介质抑制剂,系统对比各配合比混凝土的新拌性能、力学性能、吸水率性能、氯离子快速迁移系数与抗硫酸盐半浸泡性能,结合X射线衍射仪对比腐蚀产物信息,明确了各配合比混凝土试件的抗盐结晶性能,并建立了抗盐结晶性能与混凝土测试指标的联系。研究表明:掺入粉体防腐剂后混凝土的抗盐结晶性与基准组相差无几,而掺入液体抗侵蚀介质抑制剂后混凝土的抗盐结晶性则大幅度提升,源自于掺入液体侵蚀介质抑制剂后试块的吸水速率变慢,盐水很难被传输至高位、且表面挥发缓慢。

骨料和配合比参数对透水混凝土基本性能影响

基于体积法设计透水混凝土配合比,系统研究了骨料种类、水灰比、水泥用量和砂率对透水混凝土基本性能的影响规律。试验结果表明:骨料粒径越大,透水混凝土强度越小、透水系数越大;骨料强度越高,透水混凝土强度也越高。减小水灰比在提高浆体强度的同时还可能导致浆体流动性不佳,造成透水混凝土强度降低。增加水泥用量或使用细砂取代部分碎石,虽能使强度提升但同时也牺牲了部分透水性能。

预拌透水混凝土制备技术与施工工艺

坍落度及坍落度保持性是透水混凝土实现预拌化生产的关键。对预拌透水混凝土的坍落度损失的影响因素进行了分析,研究了减水剂和PRC型增强剂对透水混凝土拌合物坍落度损失的影响规律,探索了透水混凝土预拌化生产的施工工艺,并对透水混凝土预拌生产提出了控制要求。