西北盐渍土地区混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:smiletonyfrank
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近年来,“一带一路”战略方针为广大西北地区带来了大量的基础建设投资,修建了大量的桥梁、公路等大型构筑物,而西北地区气候条件复杂,盐渍土分布广阔,盐渍土中最常见的高含量盐就是硫酸盐,在这种环境中修建的混凝土构筑物极易受到硫酸盐侵蚀破坏,因此解决硫酸盐侵蚀问题有助于提高盐渍土地区混凝土结构耐久性。本文针对京新高速公路-白明高速段的具体情况,充分考虑项目区环境条件,采用大气模拟箱进行室内加速模拟混凝土的硫酸盐侵蚀过程,宏观方面采用抗折抗蚀系数、抗压抗蚀系数、相对动弹性模量和质量损失率等评价指标来评价混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,微观方面采用孔结构特性、SEM图、EDS能谱图和XRD衍射图等手段来分析混凝土的硫酸盐侵蚀机理,主要从以下方面对盐渍土地区混凝土抗硫酸盐侵蚀性能进行研究。(1)在侵蚀温度20℃条件下,采用10mm×10mm×60mm尺寸胶砂试件、40mm×40mm×160mm尺寸砂浆试件和100mm×100mm×300mm尺寸混凝土试件三种不同尺寸试件进行试验,分析尺寸效应对混凝土硫酸盐侵蚀的影响。(2)以全浸泡侵蚀来模拟全部浸泡在侵蚀环境的构筑物,以干湿循环侵蚀来模拟半埋于侵蚀环境的构筑物,在侵蚀温度20℃条件下,采用砂浆试件进行全浸泡和干湿循环侵蚀,分析侵蚀制度对混凝土硫酸盐侵蚀的影响。(3)通过实验室大气模拟箱模拟环境温度,将温度控制在20℃、10℃和5℃,采用砂浆试件进行不同温度下的硫酸盐侵蚀,分析侵蚀温度对混凝土硫酸盐侵蚀的影响。(4)在不同侵蚀温度下,采用中抗硫水泥和普通硅酸盐水泥砂浆试件,分别在全浸泡和干湿循环作用下进行硫酸盐侵蚀,分析水泥品种对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。(5)在不同侵蚀温度下,采用掺加矿物掺合料的砂浆试件,分别在全浸泡和干湿循环作用下进行硫酸盐侵蚀,分析矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。通过宏观评价指标和微观测试结果来对比分析不同情况下混凝土的硫酸盐侵蚀规律,研究表明:(1)10mm×10mm×60mm尺寸胶砂试件抗硫酸盐侵蚀性能较差,而且侵蚀速度较快;40mm×40mm×160mm尺寸砂浆试件和100mm×100mm×300mm尺寸混凝土试件抗硫酸盐侵蚀性能基本一致,抗硫酸盐侵蚀性能较好,但混凝土试件侵蚀破坏时间较长,因此采用砂浆试件来研究混凝土的硫酸盐侵蚀性能。(2)全浸泡作用下砂浆试件的侵蚀主要以化学腐蚀为主,而在干湿循环作用下砂浆试件的侵蚀是化学侵蚀与物理侵蚀共存的过程;和全浸泡作用相比,在干湿循环作用下,砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能较差;侵蚀制度不同,硫酸盐侵蚀机理不同,在干湿循环作用下侵蚀速率较快。(3)不同侵蚀温度砂浆试件的抗折抗蚀系数、抗压抗蚀系数和相对动弹性模量均随着侵蚀温度的降低呈现降低的趋势,而且侵蚀温度越低,砂浆试件的强化期越短,强化值越低;砂浆试件的质量损失率随着侵蚀温度的降低呈现增大的趋势,侵蚀温度越低,负增长期越短;从微观测试分析可知,侵蚀温度不同,侵蚀产物不同,而且随着温度的降低,碳硫硅钙石的含量逐渐增多,侵蚀破坏更严重。(4)中抗硫水泥主要通过限制C3A的含量来减少钙矾石的生成量来提高砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能;全浸泡作用下,中抗硫水泥在三种侵蚀温度下均能提高砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能,而在干湿循环作用下,中抗硫水泥在三种侵蚀温度下均没有明显提高砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能;中抗硫水泥提高硫酸盐侵蚀性能与侵蚀产物有关,因此其具有一定的局限性。(5)矿物掺合料主要通过其微集料效应和火山灰效应来改善砂浆试件的孔隙特性,提高砂浆试件的抗渗性,从而通过减少硫酸盐的入侵量来提高砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能;在全浸泡或者干湿循环作用下,矿物掺合料在三种侵蚀温度下均可以提高砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能;相比中抗硫水泥,矿物掺合料改善砂浆试件抗硫酸盐侵蚀性能的范围更广;低温会影响矿物掺合料的火山灰效应,因此低温下一定要合理控制其掺量。
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