酸雨环境下粉煤灰混凝土中性化深度的灰关联分析

随着全球经济的高速发展,酸雨现象已经越来越严重,大量的混凝土建筑物遭受酸雨侵蚀,性能劣化明显.本文根据我国酸雨的成分及特点,开展了粉煤灰混凝土模拟酸雨侵蚀试验,并研究了酸雨环境下水胶比、粉煤灰掺量、pH值和SO_4^(2-)离子浓度这四个指标对粉煤灰混凝土中性化深度的影响,最后采用灰关联法分析了各因素对中性化深度的影响程度.

多因素作用下混凝土中性化深度数值模拟

为了给混凝土结构耐久性研究和寿命预测提供参考,依据扩散理论和有限元数值模拟,对应力、碳化和酸雨等单一因素和多因素作用下的混凝土构件中性化区域的物质含量分布、pH值和中性化深度进行了分析。研究结果表明:在混凝土中性化过程中,完全碳化区内的CO2浓度曲线近似呈直线下降,部分碳化区内呈非线性下降,整体曲线呈指数分布,而H+和SO2-4呈非线性下降分布;混凝土内部Ca(OH)2含量和pH值是连续变化的,存在部分中性化区;应力、酸雨与碳化存在耦合效应,酸雨腐蚀初期抑制碳化进行;混凝土中性化深度的数值模拟具有一定的可信度。

酸雨环境下混凝土中性化及抗压强度研究

依据江西酸雨的实际情况,采用p H=3.5,SO2-4离子浓度分别为0、0.06、0.1、0.15 molL的四种酸雨溶液进行模拟不同的酸雨环境。为了得到酸雨对混凝土耐久性的影响,采用干湿交替的试验方法分析研究了受侵蚀混凝土外观、中性化和立方体抗压强度的变化规律。试验结果表明:随着侵蚀时间的延长,试件外观逐渐劣化;中性化深度随着SO2-4离子浓度的增大而增大;立方体抗压强度随侵蚀时间先缓慢增大后快速减小,并且,随着SO2-4离子浓度的增大,劣化现象更加明显。

模拟酸雨环境下废瓷砖再生混凝土中性化研究

将废弃瓷砖破碎为再生粗、细骨料及粉料,全组分制备再生混凝土。采用室内模拟酸雨侵蚀试验,研究不同pH值酸雨侵蚀条件下废瓷砖再生骨料、废瓷粉掺合料对混凝土中性化的影响。研究结果表明:与原生碎石混凝土相比,废瓷砖再生粗骨料混凝土的抗压强度较高,经酸雨侵蚀后的中性化深度最小;掺入废瓷砖粉的再生混凝土抗压强度随废瓷砖粉掺量的增加而降低,中性化深度随废瓷粉掺量的增加而增大。在相同酸雨侵蚀条件下,与原生碎石混凝土相比,废瓷砖再生混凝土的化学结合水含量较低,内部显微结构更致密。

酸雨-荷载共同作用对废陶瓷再生混凝土中性化的影响研究

为研究酸雨-荷载共同作用下废陶瓷再生骨料、废陶瓷粉对混凝土中性化的影响,将废陶瓷破碎为再生粗骨料和细骨料和粉料制备废陶瓷再生混凝土,经标准养护后分别施加0、0. 3 fu和0. 5 fu荷载,采用室内模拟酸雨侵蚀试验,对比分析不同龄期下各组试件的宏观和微观性能。结果表明:与普通混凝土相比,经酸雨-荷载共同作用后废陶瓷再生粗骨料混凝土的中性化深度较小;随废陶瓷粉掺量的增加,废陶瓷再生混凝土中性化深度增大,其内部显微结构变得疏松;随施加的荷载增大,混凝土中性化深度增加,内部孔隙增加,针状AFt增多。

硝酸侵蚀与碳化耦合作用下粉煤灰喷射混凝土中性化研究

通过对粉煤灰掺量为0、10%、20%、30%的4组喷射混凝土进行硝酸浸泡及碳化的交替试验,研究了其在硝酸侵蚀及碳化的耦合作用下中性化深度及抗压强度的变化规律。同时采用扫描电镜对损伤后喷射混凝土微观结构演变进行分析。试验结果表明,在硝酸侵蚀与碳化的耦合作用下,喷射混凝土中性化深度随试验周期的增加而增大,且初期增长迅速后期逐渐变慢。中性化深度随粉煤灰掺量的增大先减小再增大。抗压强度先急剧下降后缓慢上升,粉煤灰掺量与抗压强度增长呈负相关性。

硝酸侵蚀/碳化交替作用下衬砌喷射混凝土的中性化研究及预测模型

以一般大气环境喷射混凝土衬砌长大公路隧道为工程背景,开展汽车尾气氮氧化物和碳氧化物作用下衬砌喷射混凝土中性化研究。采用硝酸浸泡(pH值为2)法和快速碳化法,开展喷射混凝土硝酸浸泡和快速碳化交替试验,研究硝酸侵蚀、混凝土成型方式及配合比参数对喷射混凝土中性化深度的影响。对喷射混凝土中性化层pH值及NO 3-含量、矿物组成及微观形貌进行表征,研究交替作用喷射混凝土中性化过程和机理。硝酸侵蚀加快喷射混凝土中性化速度。同侵蚀龄期,喷射混凝土中性化深度大于碳化深度,且二者之间的差值随龄期延长逐渐增大。交替作用喷射混凝土相对抗压强度早期增长较慢,后期增长快。喷射混凝土中性化系数与水胶比呈线性增大,与粉煤灰掺量呈二次关系,与钢纤维掺量呈指数关系。本研究建立了考虑硝酸侵蚀、混凝土成型方式及喷射混凝土配合比参数的中性化深度预测模型。

混凝土梁中性化检测分析及防治

安全是铁路运输的命脉,而桥梁的安全维护是不容忽视的重要环节。在运输繁忙,提高行车速度、发展重载列车的大趋势下,混凝土梁将经受严峻的考验。长期以来混凝土梁一直被认为几乎可免维修的永久性结构,但实践证明混凝土梁的病害不断增加,甚至危及行车安全。中性化(俗称碳化)是混凝土梁中的一种较为普遍的病害,在不同的地理环境、不同的梁式结构以及使用年数的不同,病害表现不一。因此我们必须对混凝土梁的中性化进行研究并采取措施控制其发展,以确保运营桥梁在安全使用期限内正常使用,并延长其使用寿命。

热湿环境下CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀水泥基材料的中性化机理及预测模型

为探究工业环境中水泥基材料耐久性损伤机理,开展了热湿环境CO_(2)-SO_(2)耦合侵蚀下净浆、砂浆和混凝土的中性化试验,并采用核磁共振和电化学阻抗谱等测试方法分析了水泥基材料的孔结构及孔溶液变化,建立了水泥基材料的中性化深度预测模型。结果表明:腐蚀循环前期(0~2次),反应以碳化为主。中期(2~7次),由于CaCO_(3)填充试样的孔隙,使得碳化反应速率减缓。同时SO_(2)与混凝土水化产物发生反应,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙,同时生含结晶水的膨胀产物CaSO_(3)和CaSO_(4),导致有害孔逐渐增加,试样表层产生膨胀裂缝。后期(7~14次),SO_(2)持续腐蚀C-S-H凝胶等水化产物,混凝土孔隙率增大,碳化反应速度加快。

酸雨环境混凝土受弯构件承载力计算模型研究

通过总结酸雨侵蚀混凝土材料的相关试验研究成果,考虑了混凝土损伤和钢筋的锈蚀,提出混凝土受弯构件在受酸雨侵蚀下的承载力的计算公式,并与试验对比。结果表明:提出受酸雨侵蚀的混凝土受弯构件计算公式与试验结果吻合性较好,可为西南酸雨地区腐蚀结构的防护提供指导。

模拟酸雨侵蚀环境下悬臂抗滑桩耐久性极限寿命预测

为构建长期荷载及酸雨侵蚀耦合作用下悬臂抗滑桩耐久性极限寿命准则及服役寿命预测模型,通过开展酸雨单独侵蚀、弯拉荷载及酸雨耦合侵蚀作用下的混凝土中性化试验,构建了混凝土中性化深度多因素时程演化模型;其次通过修正混凝土中性化残量计算模型建立了抗滑桩桩身钢筋初锈时间模型;进一步结合现有钢筋锈蚀速率模型提出了抗滑桩耐久性极限寿命准则及服役寿命预测模型;最后基于控制变量法对桩体材料、桩体施工、外部环境及外部荷载等因素进行了参数研究。结果表明:弯拉荷载及酸雨侵蚀耦合作用下混凝土中性化深度与侵蚀时间、应力水平、模拟酸液酸度均呈正相关,混凝土中性化深度时变演化过程符合三阶段模式;利用所建悬臂抗滑桩耐久性极限寿命预测模型获得的预测值比易丽云建立的模型及黄新朋建立的模型预测值分别长17.52 a及12.47 a,所建模型具有较好的适用性,预测结果更为经济合理且符合工程实际;悬臂抗滑桩服役寿命与桩身混凝土保护层厚度、桩身混凝土强度、施工质量及外部侵蚀溶液pH值成正比,与桩身混凝土水灰比、桩身滑面处应力水平成反比。该研究结果对酸雨侵蚀作用下悬臂抗滑桩服役寿命评估具有重要的科学指导意义及实用价值。

受酸雨腐蚀混凝土不同应变率作用下抗压性能试验

根据我国酸雨类型配制了pH值为2.0的模拟酸雨溶液,在实验室采用全浸泡加速腐蚀方法,分析不同腐蚀天数下混凝土在4种不同应变率(1×10^(-3) s^(-1)、0.5×10^(-3) s^(-1)、1×10^(-2) s^(-1)和1×10-1 s-1)下混凝土的抗压性能,采用宏观结构和微观结构相结合的方法分析混凝土在酸腐蚀后其力学性能变化及劣化作用机理。结果表明:混凝土受酸雨腐蚀是H+和SO_(4)^(2-)综合作用的结果;随着腐蚀时间的延长,混凝土中性化程度增大,其质量和抗压强度都呈现出先增加后降低的变化趋势;相同腐蚀时间随着应变率增大,抗压强度增大而峰值应变逐渐减小,且不同应变率作用下在不同腐蚀阶段混凝土其抗压强度差值不同,初期阶段最大相差17.42%,后期最大差值仅为2.1%,故混凝土受腐蚀程度较大时应变率大小对抗压强度影响较小。

电站烟囱混凝土SO_2腐蚀模拟研究

采用人工加速腐蚀试验方法,研究了电站尾部烟气中SO2对烟囱混凝土的影响。研究了腐蚀介质浓度、相对湿度、温度等环境因素对腐蚀速度的影响。结果表明:1)SO2中性化特征曲线近似为幕函数曲线,指数为0.5;2)中性化深度和SO2浓度的平方根近似成正比;3)中性化速度随着温度增加而增加;4)相对湿度对中性化速度的影响近似正态分布,相对湿度为80%时中性化速度最快;5)结合试验结果初步建立了包括温度、湿度在内的多因素作用下的混凝土SO2腐蚀模型;6)模型预测表明:SO2对电厂烟囱混凝土的气相腐蚀不大,腐蚀主要为酸结露腐蚀。

遭受高温混凝土中性化机理试验研究

分析了混凝土在高温下和高温后两阶段中性化过程的机理,并通过试验研究了经历两阶段中性化过程后中性化深度的变化规律。研究结果表明:混凝土在高温下和高温后两阶段中性化过程中的中性化机理不同,前者对后者有一定影响;经历两阶段中性化过程后,随混凝土强度增加中性化深度减小幅度不断降低;随温度升高,中性化深度不断提高,但经历800℃高温后混凝土再碱化程度较高,对混凝土碳化具有一定的抵抗作用;高温后混凝土微观结构变化明显,能够反映出混凝土的中性化特征。

化工大气环境中混凝土的腐蚀机理及性能研究

本文采用二氧化硫来模拟工业大气对混凝上进行加速腐蚀试验 ,研究了混凝土在化工大气环境中的腐蚀机理和性能以及相应的影响因素。

应力状态下离心成型钢纤维混凝土耐硫酸腐蚀研究

对1组未受侵蚀和4组不同初始拉应力状态下经受侵蚀后的离心成型钢纤维混凝土环形截面试件进行了侧压力学试验,对经受侵蚀后的试件进行了化学分析研究。结果表明硫酸的腐蚀降低了构件的极限荷载和极限变形,降低了钢纤维混凝土的弹性模量,初始拉应力的增加使腐蚀破坏进一步加剧,受拉区的硫酸根含量和中性化深度随之增加。根据试验结果分析,推导了应力状态下离心成型钢纤维混凝土中性化深度与硫酸根含量的数学预测模型。

酸性环境下混凝土寿命预测模型的建立及应用

采用模拟加速试验的方法,研究酸性腐蚀条件下混凝土性能劣化规律,旨在建立一个合理的酸性环境下混凝土寿命预测模型。预测酸性环境下混凝土寿命主要通过3种方式:1)根据灰色系统理论,利用GM(1,1)模型预测其强度变化规律;2)根据Arrhenius定理构建预测模型,利用试验强度变化数据预测混凝土寿命;3)通过研究酸性环境下混凝土中性化深度变化规律来达到辅助预测的效果。结果表明:根据灰色系统理论或Arrhenius定理构建的预测模型,对酸性环境下混凝土进行寿命预测的准确性较高;同时提出了结合中性化深度变化规律进行综合分析的设想。

混凝土“火灾温度”鉴定方法研究

据统计,建筑火灾主要发生于公共建筑、多层住宅、厂房等场所,这些场所的结构类型多为混凝土结构,而这些结构在承重构件处大都采用的是混凝土材料,因此当建筑物遭受火灾后,须通过鉴定确认承重构件混凝土材料的受害情况和损坏程度,过火后混凝土材料在鉴定中,"火灾温度"对材料的性能影响极大。对混凝土"火灾温度"的鉴定方法进行分析,为结构的加固修复方案提供科学依据。

侵蚀性二氧化碳作用下粉煤灰混凝土的力学与耐久性能分析

为分析侵蚀性二氧化碳作用下粉煤灰混凝土的力学与耐久性能,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土试件,开展了原位浸泡井试验研究,分析了粉煤灰掺量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和碳化深度的影响,对比研究了浸泡90 d和180 d混凝土在侵蚀前后的力学与耐久性能。研究结果表明:(1)混凝土抗压强度、抗拉强度随着粉煤灰掺量的增大而先增大后减小;(2)混凝土的力学和耐久性能随二氧化碳地下水浸泡时间的增大而降低;(3)在混凝土中加入15%~20%左右的粉煤灰可以在一定程度上抑制二氧化碳的侵蚀作用,有利于提高混凝土结构的使用寿命。