某隧道衬砌混凝土的碳硫硅钙石侵蚀试验分析

针对某隧道衬砌混凝土产生膨胀、剥落和软化的质量问题,通过对混凝土所用原材料、水文地质环境和气候条件的调查,结合原材料试验和腐蚀物的XRD相关数据,分析混凝土腐蚀过程以及侵蚀机理。研究表明,碳硫硅钙石侵蚀是引起混凝土腐蚀的主要原因,应引起高度重视。

粉煤灰对碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的影响

用粉煤灰等质量替代20%,30%,50%水泥后,将水泥-石灰石粉-粉煤灰净浆样品置于(5±2)℃的10%(质量分数)硫酸镁溶液中15个月,加速碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA).对腐蚀产物进行了红外光谱定性分析和X射线衍射定量分析,通过灰色关联分析研究了粉煤灰对TSA的影响.结果表明:粉煤灰对水泥基材料的TSA影响与其组成、掺量及细度等因素有关;粉煤灰活性指数对碳硫硅钙石形成影响最大,可作为筛选粉煤灰预防TSA破坏的指标;活性指数大于80%的粉煤灰,其掺量达到50%时可显著改善水泥基材料的抗TSA性能.

水基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀

介绍了水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的研究进展,着重论述了碳硫硅钙石的组成结构、鉴定表征、形成机理、化学模型、劣化模型、碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的预防措施,并指出目前研究中存在问题。

碳硫硅钙石的结构特征及其对水泥基材料造成的破坏

概述了碳硫硅钙石的晶体结构特征,存在于水泥基材料中的碳硫硅钙石的形成机理和破坏特点,对建筑工程中碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的破坏阶段进行了详细的描述,最后提出了防护碳硫硅钙石侵蚀发生的措施。

二氧化碳浓度对水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响研究

为研究空气中CO_(2)浓度对水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的影响,本文将全浸泡于硫酸盐侵蚀溶液中的水泥砂浆试件分别放置在N2、空气和CO_(2)环境中,通过对不同侵蚀龄期试件外观变化的观察,抗压强度的检测以及侵蚀产物的X射线衍射和红外光谱的微观分析,对各环境中水泥基材料的硫酸盐侵蚀结果进行研究。结果表明:在不同气体环境中,N2环境中水泥基材料的硫酸盐侵蚀程度大于空气环境中的侵蚀程度,CO_(2)环境中的水泥基材料硫酸盐侵蚀程度最低;高浓度的CO_(2)气体会使试件内侵蚀产物钙矾石的多面体结构被破坏,从而抑制了水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀。

Cl^-对掺石灰石粉水泥基材料TSA的影响

将掺石灰石粉水泥基材料试件分别浸泡于(5±2)℃不同配比(质量比)的NaCl/Na2SO4复合溶液中,记录侵蚀过程中试件外观变化,测试试件强度,并对侵蚀后的腐蚀产物进行红外光谱分析和X射线衍射分析.结果表明:在纯Na2SO4溶液中浸泡的试件发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)破坏,试件由表及里剥落,失去黏凝性.在NaCl/Na2SO4复合溶液中浸泡试件的TSA破坏程度随着Cl-浓度(质量浓度)的提高逐渐降低.Cl-降低碳硫硅钙石形成速度,进而减缓TSA破坏进程,Cl-浓度越高减缓效果越明显.Cl-对掺石灰石粉水泥基材料TSA的影响过程可分为3个阶段,即抑制阶段、衰退阶段及失效阶段.

内掺硫酸镁加速水泥基材料TSA破坏

为满足实验室研究水泥基材料的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(thaumasite form of sulfate attack,TSA)破坏的需要,研究了一种快速生成碳硫硅钙石的途径。将内掺10%硫酸镁的水泥-石灰石粉净浆样品浸泡在(5±2)℃水中,进行硫酸盐侵蚀加速试验,观察侵蚀后样品外观,并用X射线衍射、红外光谱分析腐蚀产物。结果表明:浸泡6个月后,样品失去强度,变为一种白色、柔软且无黏结力的烂泥状物质,腐蚀产物以碳硫硅钙石、石膏为主,并含有少量钙矾石,具有典型的TSA破坏特征。与硫酸盐溶液外部侵蚀相比,内掺法显著加速水泥基材料TSA破坏。X射线衍射结合红外光谱分析可以有效鉴定碳硫硅钙石存在。

杜公岭隧道衬砌结构加固方案优化研究

针对杜公岭隧道既有初期支护出现的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀现象,采用数值计算方法分析了该腐蚀现象对病害处治措施安全性的影响,并通过测试隧道病害处治范围内衬砌结构与围岩的矿物成分确定了衬砌结构优化加固方案的范围。计算结果表明:在既有初支发生硫酸盐侵蚀失去承载能力条件下,仅置换二衬时,二衬结构拱脚、边墙关键位置的安全系数较小(最小1.44)、裂缝宽度较大(最大1.23 mm);采用二衬嵌拱方案时,二衬嵌拱结构拱脚、边墙、拱腰、墙脚等位置的安全系数很小(最小0.14);当二衬结构和初期支护同时置换,且新施作初期支护不出现腐蚀劣化时,新施作二衬结构的安全系数(最小2.23)和裂缝宽度(最大0.14 mm)。衬砌结构和围岩的矿物成分测试结果表明:碳硫硅钙石在既有衬砌结构中已广泛分布或正在侵蚀。依据数值计算与矿物成分测试成果,杜公岭隧道病害处治区段内的二衬与初支全部采用置换为抗硫酸盐混凝土结构,围岩采用锚杆进行加固,对于未设仰拱断面均增设仰拱支护。经施工后检测与长期监测,杜公岭隧道衬砌结构加固方案的处治效果良好。