矿物掺合料对混凝土抗酸雨侵蚀特性的影响

通过室内加速腐蚀试验,用球压痕和超声波方法研究了含不同矿物掺合料(高钙粉煤灰、磨细高炉矿渣、硅粉)混凝土在模拟酸雨(pH=2)下的损伤劣化过程及特点.结果表明:在混凝土中掺入一定量、适宜的矿物掺合料,因其发生火山灰反应而使体系Ca(OH)2含量降低、微结构更加致密,在一定程度上延缓了酸雨对混凝土的侵蚀破坏进程,提高了混凝土的耐酸雨侵蚀能力,其中尤以高钙粉煤灰、磨细高炉矿渣和硅粉三元复掺效果最为明显,但总体上延缓作用有限,含矿物掺合料混凝土在酸雨侵蚀持续作用下仍会遭到严重侵蚀破坏.含矿物掺合料混凝土酸雨侵蚀破坏主要是H+溶蚀性破坏和SO2-4膨胀性破坏共同作用的结果.

混凝土酸雨侵蚀研究进展

与硫酸、硫酸盐等侵蚀相比,酸雨对混凝土的腐蚀有更复杂的腐蚀机理和影响因素。本文首先从酸雨对混凝土强度、弹性模量、酸性化、钢筋锈蚀等影响方面介绍了酸雨侵蚀危害性。然后综合评述了近年来国内外有关混凝土酸雨腐蚀机理、主要影响因素和评价方法等最新理论研究成果和试验。并对需进一步研究的问题提出了建议。

承载混凝土酸雨侵蚀中性化试验研究

随着环境的恶化,酸雨侵蚀对工程结构的危害越来越大,酸雨侵蚀引起的混凝土耐久性问题已引起全世界的关注。由于实际工程中的混凝土结构绝大多数都是在承载状态下运行的,因此,本文通过承载混凝土的酸雨侵蚀试验,研究了工程中广泛应用的粉煤灰混凝土的酸雨侵蚀规律与中性化规律,重点分析了混凝土构件所承受的应力水平和粉煤灰掺量对混凝土中性化的影响。结果表明,弯曲拉应力对混凝土的酸雨腐蚀有加速作用,应力水平越高,加速作用越明显;弯曲压应力将减缓酸雨对混凝土的腐蚀;粉煤灰掺量越大,混凝土中性化深度越大,混凝土酸雨腐蚀越严重。

冻融与酸雨侵蚀共同作用下混凝土损伤分析

进行了快速冻融和酸雨侵蚀作用下的混凝土室内模拟试验,研究了冻融和酸雨侵蚀作用下混凝土的质量损失和相对动弹性模量变化规律.试验结果表明,混凝土在冻融-酸雨复合环境下的损伤大于冻融作用下的损伤.通过分析研究,建立了冻融循环和酸雨侵蚀共同作用下不同水胶比混凝土的质量损失与冻融循环次数的函数关系及冻融与酸雨腐蚀共同作用下混凝土损伤演化方程,为冻融环境混凝土结构耐久性设计与评估奠定了基础.

持续弯曲荷载下混凝土的酸雨侵蚀特性

基于混凝土相对表面弹性模量和相对动弹性模量损伤劣化曲线的测定,研究了承受不同弯曲荷载的混凝土在模拟酸雨溶液(pH=2.0)下的损伤过程。结果表明:酸雨侵蚀混凝土相对表面弹性模量依次经历快速下降、缓慢下降和急速下降3个阶段,相对动弹性模量依次经历加速上升、缓慢下降、加速下降3个阶段;弯曲荷载对混凝土的酸雨侵蚀损伤进程具有加速作用,且弯曲应力水平和腐蚀龄期越大越显著。微观分析表明弯曲荷载加速混凝土酸雨侵蚀损伤进程主要是由于弯曲荷载可增大混凝土微裂纹,并促使酸雨腐蚀产物快速脱落,从而使得酸雨侵蚀介质向混凝土内进一步侵入的能力增强。

钢筋混凝土偏心受压柱承载力酸雨侵蚀的损伤退化

目的研究钢筋混凝土偏心受压柱承载力酸雨侵蚀损伤退化规律,建立损伤退化模型.方法配制4种不同pH值(1.5、2.5、3.5、4.5)模拟酸雨,对钢筋混凝土偏心受压柱进行加速腐蚀实验,并通过对其开裂荷载和极限荷载的依时间变化进行分析,得出偏心受压柱承载力酸雨侵蚀损伤退化规律.结果在酸雨侵蚀持续作用下,钢筋混凝土偏心受压柱承载力依次经历短暂上升、缓慢下降和加速下降3个阶段.与未腐蚀偏心受压柱相比,pH为1.5,2.5,3.5,4.5模拟酸雨侵蚀偏心受压的开裂荷载分别降低了69.1%、61.4%、53.2%和42.2%,极限荷载分别降低了68.9%、57.9%、48.1%和40.1%.结论酸雨侵蚀明显加速了钢筋混凝土偏心受压柱承载力损伤退化.且酸雨pH值越小,偏心受压柱承载力下降越大.建立的损伤退化模型可为酸雨地区钢筋混凝土结构耐久性评估提供科学依据.

酸雨条件下低钙粉煤灰对水泥砂浆强度的影响

按长沙市的酸雨特征,配制了pH值为1.1并含有SO2-4,Mg2+,Ca2+,H+的模拟酸液;通过干湿交替循环(即在模拟酸液中浸泡1d,再在室内自然干燥1d)加速水泥砂浆试件的腐蚀;研究了低钙粉煤灰对经干湿交替循环加速腐蚀的水泥砂浆试件抗折、抗压强度的影响;对经腐蚀的水泥砂浆试件进行了X射线衍射分析,以探讨其破坏机理.试验研究表明:粉煤灰等量取代水泥质量25%～35%时,经14次干湿交替循环加速腐蚀的水泥砂浆试件的抗折强度低于同等条件下纯水泥砂浆试件的抗折强度,即粉煤灰对水泥砂浆试件在模拟酸液条件下保持其抗折强度不变的能力没有改善作用;经模拟酸液腐蚀后水泥砂浆试件表面粗糙,并伴有剥落现象产生;在pH值较低的模拟酸液作用下,粉煤灰水泥砂浆试件发生破坏主要是因其表面溶蚀及胶凝物质分解所造成的;在模拟酸液作用下,SO2-4与水泥水化产物作用生成石膏而不是钙矾石.

冻融循环对混凝土酸雨侵蚀损伤进程的影响

基于混凝土相对表面弹性模量和相对动弹性模量损伤退化曲线的测定,研究了冻融循环对混凝土酸雨侵蚀损伤进程的影响。结果表明:冻融循环使得混凝土在酸雨腐蚀初期的性能上升阶段缩短,提前进入损伤下降阶段,同时使得酸雨对混凝土的损伤速率增大,且随着冻融循环次数和酸雨酸度的增大而不断增大。微观测试分析表明冻融循环加快酸雨对混凝土的损伤进程主要是源于冻融循环引发的冻胀应力可加快混凝土表面腐蚀产物的脱落以及内部新裂缝的产生,并促使已有微裂缝扩展以至贯通,从而为酸雨侵蚀介质的进一步侵入提供快速通道。

冻融-酸雨耦合下煤矸石混凝土性能裂化研究

为了解冻融-酸雨耦合作用对煤矸石混凝土性能裂化的影响,通过冻融-酸雨交替侵蚀试验,探究不同水灰比条件下煤矸石混凝土质量、动弹性模量、抗压强度及中性化深度等指标的裂化规律,分析冻融-酸雨耦合作用机理。结果表明,煤矸石混凝土质量损失率、动弹性模量损失率及中性化深度均与循环阶段呈正相关,显著性表现为水灰比0.75〉水灰比0.65〉水灰比0.55;在酸雨侵蚀20~80 d范围内,其最大平均中性化深度增长速率为0.0273 mm/d;强度损失率与循环阶段呈正相关,其显著性表现为水灰比0.65〉水灰比0.55〉水灰比0.75,相应其最大强度损失率分别为43.49%、37.51%、33.62%。

模拟酸雨锈蚀下钢筋混凝土黏结性能研究

为了研究模拟酸雨锈蚀对钢筋混凝土黏结性能与滑移的影响，根据江西酸雨的实际情况调配酸雨溶液，将钢筋混凝土构件放人配制的模拟酸雨溶液中浸泡并通电进行快速腐蚀，针对不同锈蚀率（1％-8％）下共进行了10根光圆钢筋混凝土和10根螺纹钢筋混凝土试件进行了拉拔试验。试验结果表明：锈蚀钢筋混凝土与未锈蚀钢筋混凝土具有类似的黏结效应，而且其黏结强度总体上也比未锈蚀钢筋混凝土的要小，但处于某一个低锈蚀率时，其最大黏结强度要比未锈蚀的要大，光圆钢筋混凝土的尤为显著。当锈蚀水平较低时，钢筋混凝土的黏结强度随锈蚀率增加而增加，最大黏结强度而在较高的锈蚀率阶段，钢筋混凝土的黏结强度则呈现快速下降。在相同锈蚀率水平下，螺纹钢筋混凝土的黏结强度下降程度要比光圆钢筋混凝土的显著。

酸雨对水泥砂浆表面腐蚀损伤的影响

基于干湿循环模拟酸雨侵蚀试验,通过球压痕法测试不同pH值模拟酸雨中的水泥砂浆应力-应变曲线,研究了酸雨侵蚀对水泥砂浆表面腐蚀损伤的影响试验。结果表明:酸雨酸度和腐蚀龄期对水泥砂浆表面腐蚀损伤有显著影响。酸雨酸度越高,腐蚀龄期越长,水泥砂浆表面腐蚀越严重。体视显微观察表明,酸雨对水泥砂浆的侵蚀破坏是一种由表及里的溶蚀性破坏过程。用球压痕法可以实时监测水泥砂浆酸雨侵蚀发展状态及其破坏历程。

复合矿物掺合料对砂浆抗酸雨侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰、矿渣微粉双掺对水泥砂浆的强度以及抗模拟酸雨侵蚀性能的影响。试验发现:随着粉煤灰、矿渣微粉总掺量的增加,砂浆强度逐渐下降;粉煤灰、矿渣微粉双掺对水泥砂浆试件在模拟酸雨条件下的强度发展有改善作用。

镁离子对混凝土酸雨侵蚀破坏历程的影响

配制4种不同Mg^2+含量(0mol/L,0.005mol/L,0.015mol/L和0.025mol/L)的模拟酸雨溶液(pH=3.5),采用干湿循环加速腐蚀实验研究了酸雨中Mg^2+对混凝土轴心抗压强度和静压弹性模量在上述模拟酸雨环境下损伤退化规律的影响。结果表明:混凝土在酸雨侵蚀持续作用下,其轴心抗压强度和静压弹性模量损伤演化规律为短暂上升、缓慢下降、加速下降和临近破坏急速下降4个阶段。Mg^2+明显加速了混凝土酸雨侵蚀破坏进程,缩短了混凝土轴心抗压强度和静压弹性模量在酸雨侵蚀各阶段的保持时间,且Mg^2+含量越大越明显。微观测试分析表明Mg^2+加速混凝土酸雨侵蚀破坏主要源于酸雨中Mg^2+的侵入会进一步降低混凝土孔隙溶液的pH值,从而导致混凝土水泥水化产物C-S-H、C-A-H、AFt等进一步加速溶蚀分解破坏所致。

矿粉掺量对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响

模拟了混凝土受酸雨侵蚀的试验,从质量、抗压强度、吸水率、酸性化深度等方面研究了矿粉掺量(0~40%)对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响。结果表明:矿渣粉在酸雨侵蚀早期能发生活性效应,提高混凝土浆体致密性。在1~2个月后,酸雨侵蚀速率较侵蚀初期有所下降。当矿粉掺量在20%~30%时,混凝土的抵抗酸雨侵蚀性能最佳。

粉煤灰-矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆抗酸雨侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰、矿渣微粉复合双掺时对水泥砂浆的强度以及抗模拟酸雨侵蚀性能的影响。通过试验发现:随着粉煤灰、矿渣微粉总掺量的不断增加,砂浆强度逐渐下降;各不同配比的砂浆经pH值为4.0的模拟酸雨干湿交替循环腐蚀后的强度变化规律为先升高后下降;与纯水泥砂浆试件相比,如粉煤灰、矿渣微粉的掺入过高,则会降低试件的强度值,但是如以强度增长率来评价砂浆的抗酸雨侵蚀能力,则各不同比例的粉煤灰、矿渣微粉复合双掺等量取代水泥配制的砂浆的强度增长率均优于同等条件下纯水泥砂浆试件,即粉煤灰、矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆试件在模拟酸雨条件下的强度发展有改善作用。

不同品种水泥混凝土的抗酸雨侵蚀性能

研究了普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥等水泥混凝土浸泡在pH值为2的模拟酸雨中的外观、相对表面弹性模量和相对动弹性模量变化。结果表明:采用抗硫酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥可改善水泥基材料抗酸雨侵蚀性能,但作用有限;几种水泥的抗酸侵蚀能力由高到低依次为:SRC>SPC>OPC。X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明:酸雨对水泥混凝土的侵蚀破坏主要是由酸雨中H+和SO42-共同侵蚀作用的结果。

酸雨侵蚀下水泥基材料的腐蚀损伤与评价——酸雨介质成分的影响

通过测试长期浸泡在不同酸雨中的混凝土试件相对弹性模量随侵蚀时间的变化,着重研究了酸雨酸度(pH值)及其SO24-浓度等酸雨侵蚀介质参数对水泥混凝土抗酸雨侵蚀能力的影响。研究结果表明:在酸雨静态长期浸泡环境下,水泥基材料表面和内部腐蚀损伤程度及速率与酸雨侵蚀介质H+和SO24-浓度以及产生的腐蚀产物有关;在酸雨介质其它离子成分保持不变的情况下,酸雨pH值和SO24-对受酸雨腐蚀后的水泥混凝土表面性能及其内部微观结构有着十分明显的影响,并且从酸雨侵蚀破坏过程来看,各水泥混凝土随着酸雨中的H+和SO24-浓度的增加而腐蚀越来越严重。

酸雨侵蚀下水泥石物相组成变化的微观分析(英文)

用X射线衍射、Fourier变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线能量色散谱等方法研究了浸泡在pH值为2的模拟酸雨中硅酸盐水泥石物相组成的变化。结果表明:硬化水泥浆体的破坏主要是酸雨中H+与SO42-共同作用的结果。一方面,H+使硬化水泥石中的Ca(OH)2,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,xCaO.Al2O3.yH2O(CxAHy)等物质发生分解、转化,而引起结构溃散性腐蚀;另一方面,SO24-与水泥石作用,生成膨胀性的物质CaSO4.2H2O,而引起膨胀性腐蚀。在酸雨持续作用下,水泥石由表及里逐渐遭到侵蚀破坏,直至完全溃散,最终转变成由石膏、硅胶和铝胶等组成的一种白色稀泥状混合物。

酸雨侵蚀混凝土的试验模拟分析

根据酸雨对混凝土材料的侵蚀破坏作用,设置与实际情况相同的溶液pH值、离子浓度、喷淋雨量、温度与温差、干湿交替等参数,以喷淋-光照循环方式,模拟酸雨对混凝土的侵蚀。基于酸雨对混凝土的侵蚀烈度和混凝土性状破坏限定,研究混凝土耐酸雨侵蚀寿命的评价方法。模拟酸雨对C50混凝土侵蚀的结果表明:在75年的使用寿命期内,混凝土力学性能没有明显劣化,溶蚀足以改变混凝土表面性状。