氯盐侵蚀和冻融循环耦合作用下保温混凝土的耐久性

首先从氯离子侵蚀混凝土传输的机理、扩散机制、对流机制、渗透机制、毛细吸附作用和迁移机制进行了研究;其次从氯盐侵蚀速率常用的两个计算模型fick定律计算模型、darcy定律的计算模型进行研究;最后从试验角度论证了混凝土微环境对氯离子侵蚀的影响规律,证明了:混凝土微环境温度升高,提高氯离子活跃度,使氯离子运动速度加快,加速侵蚀混凝土。混凝土微环境相对湿度(空隙水饱和度)提高,在温度不变的情况下,混凝土空隙水分增多会减小阻止氯离子传输能力,加速侵蚀混凝土。并对其他影响因素进行了浅析研究。

以青海德香高速公路大桥桥墩混凝土为依托,对其沿线主要易溶盐含量进行分析,通过室内模拟实验,配制了7种腐蚀溶液,并设计四种配合比混凝土,通过外观形貌、质量损失率和相对动弹模量三方面研究冻融循环作用下,盐分对混凝土耐久性的影响。结果表明:盐蚀-冻融循环作用下,单一盐类如na2so4、mgso4、nacl溶液对混凝土破坏形式和程度均不相同;上述几种盐的复合溶液对混凝土的破坏同时存在促进和抑制作用,即在低浓度盐溶液中,盐分加剧混凝土的冻融损伤,在高浓度盐溶液中,溶液冰点很低,缓解了混凝土冻融损伤。

为研究冻融循环与硫酸盐侵蚀双因素耦合作用下混凝土的耐久性及其演变规律,分别通过混凝土单因素冻融循环试验、单因素硫酸盐侵蚀试验、硫酸盐侵蚀与冻融循环双因素耦合试验,分析各种因素下混凝土耐久性的劣化机理。试验结果表明:在单因素冻融循环、单因素硫酸盐侵蚀及硫酸盐侵蚀与冻融循环双因素耦合作用下,混凝土的质量均表现为先增大后逐渐减小；而混凝土的相对动弹性模量在单因素冻融循环作用下随着冻融循环次数逐渐减小,在单因素硫酸盐侵蚀、硫酸盐侵蚀与冻融循环双因素耦合作用下表现为先增加后减小,且经过60次单因素硫酸盐侵蚀作用后,混凝土的质量损伤率达到最小值,相对动弹性模量达到最大值。与单因素下两种侵蚀的损伤相比,双因素耦合作用对混凝土的损伤大于单因素损伤的叠加效果。

为了研究除冰盐环境下聚丙烯纤维混凝土的耐久性能,采用干湿交替与盐冻循环方式模拟除冰盐环境,分析纤维混凝土的物理力学性能、质量损失、动弹模损失、氯离子含量分布及微观结构.结果表明,纤维混凝土在除冰盐环境下的抗折强度、质量及动弹模的损失率随纤维掺量增加而减少;纤维掺量为0.1%的试件内部致密,随纤维掺量继续增大,试件的抗氯离子侵蚀能力减弱;试件表面氯离子富集区随循环次数增加而向内迁移;氯离子扩散系数随干湿交替次数增加而减小,随盐冻循环次数增加而增大.

为了研究除冰盐环境下聚丙烯纤维混凝土的耐久性能,采用干湿交替与盐冻循环方式模拟除冰盐环境,分析纤维混凝土的物理力学性能、质量损失、动弹模损失、氯离子含量分布及微观结构.结果表明,纤维混凝土在除冰盐环境下的抗折强度、质量及动弹模的损失率随纤维掺量增加而减少;纤维掺量为0.1%的试件内部致密,随纤维掺量继续增大,试件的抗氯离子侵蚀能力减弱;试件表面氯离子富集区随循环次数增加而向内迁移;氯离子扩散系数随干湿交替次数增加而减小,随盐冻循环次数增加而增大.

为研究风积粉细砂混凝土与普通混凝土的抗冻性能差异,以普通混凝土为参照,制备相同配合比的立方体试块和棱柱体试块,在相同条件下进行0、10、25、40、50次的冻融循环试验.分析冻融循环条件下粉细砂混凝土试块的抗压强度及质量损失随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明:随着冻融次数的增加,粉细砂混凝土的强度损失和质量损失均高于相同配合比的普通混凝土.粉细砂混凝土抗压强度损失率随着砂率的增加先减小后增大,质量损失率随着砂率的增加而减小.

考察了粉煤灰陶粒的制备工艺条件:粉煤灰与黏土质量比为1:1,经过烘干和400℃预热25min后,于1100℃下煅烧10min,制得的陶粒筒压强度为6.0mpa.通过正交试验确定高强度陶粒混凝土的适宜配比为:水泥500kg/m3、陶粒500kg/m3、砂300kg/m3、石200kg/m3,减水剂掺量为水泥质量的0.5％,水灰比0.25.以抗压强度损失率为指标,并与普通混凝土进行对比,研究了高强度陶粒混凝土在冻融循环过程中介质分别为水、na2so4溶液和nacl溶液时的耐久性能,结果表明,高强度陶粒混凝土在na2so4和nacl溶液中的抗冻性能较普通混凝土更优异,说明在海洋工程或者在腐蚀性环境下,高强度陶粒混凝土结构的安全稳定性更高.

为研究冬季使用除冰盐地区与冻融交替循环耦合作用下铁尾矿砂混凝土的耐久性能,配制质量分数为1%、3%、5%、7%、9%的nacl溶液,进行加速冻融循环试验,量测混凝土内部氯离子浓度分布以及不同盐冻循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度。结果表明:冻融循环加剧混凝土内部氯离子的扩散,氯离子集中区域由2.5～7.5mm扩大到了2.5～17.5mm,其质量损失率与盐冻循环次数成正比,相对弹性模量与盐冻循环次数成反比,抗压强度与盐冻循环次数成反比,其变化程度大小均表现为3%nacl溶液>5%nacl溶液>7%nacl溶液>1%nacl溶液>9%nacl溶液。

基于科学的试验方法与先进的外加剂技术,分析了影响氯环境下后张预应力高性能灌浆料耐久性的泌水性能、早期膨胀率、中后期体积稳定性、总氯离子含量和抗氯离子渗透性能等几项重要性能;分析了外加剂改善各项性能的作用机理;分析了水灰比对早期膨胀率、中后期体积稳定性和抗氯离子渗透性能的影响;根据nernst-einstein方程,推出氯离子扩散系数与电通量呈正比关系,并结合寿命预测模型对灌浆料的耐久性进行分析。

[收稿日期]　2004-05-25 混凝土的耐久性 黄智山,　王大超 (哈尔滨工业大学材料学院,黑龙江哈尔滨　150006) [摘　要]　本文对混凝土耐久性研究成果作了简要回顾与论述,对混凝土耐久性的检测内容与方法进行了思考,认为研究混凝土的耐 久性应同时兼顾其体积稳定性和均质性,其检测方法的研究似乎比混凝土耐久性本身的研究更为迫切,系统地、动态地研究 服役中混凝土的耐久性,能够将科学研究与工程实际较好地融合;阐述了高性能混凝土的普通性和特殊性,提出了高性能混 凝土范畴模型及其配制原则,认为同强度等级的混凝土并不意味着相同的耐久性。 [关键词]　高性能混凝土;　耐久性;　体积稳定性;　均质性;　服役;　绿色 [中图分类号]　tu528101　　　[文献标识码]　a　　　[文章编号]　1002-3550(

目前,对机制砂混凝土在恶劣环境下的强度和耐久性的研究较少。在对原材料性能测试和混凝土配合比试验的基础上,对c30机制砂混凝土开展了冻融循环试验研究。对比研究了冻融循环、冻融循环后酸腐蚀和冻融循环后碱腐蚀三种情况下机制砂混凝土的质量、强度和相对动弹模量的变化规律。试验结果表明机制砂混凝土在冻融循环后质量、抗压强度和相对动弹模量都显著降低,并随冻融次数的增加降低的越多;机制砂混凝土在冻融循环后,耐酸、碱性侵蚀等的耐久性能明显减弱,且经受的冻融次数越多其耐酸、碱性侵蚀的能力越低,以耐酸侵蚀的能力最低。

通过3.5%nacl溶液、5%na2so4溶液、3.5%nacl+5%na2so4复合溶液以及模拟海水进行干湿循环腐蚀试验,研究干湿循环条件下,不同腐蚀溶液中混凝土超声波传播速度的变化规律,通过xrd、ct分析混凝土在不同腐蚀环境下的损伤劣化机理。结果表明:干湿循环显著加速了混凝土的劣化过程;对于不配筋混凝土,氯盐的腐蚀较弱,只有干湿循环作用下f0组发生明显劣化;在氯盐和硫酸盐共存环境下,硫酸根的存在加速了氯离子对混凝土的腐蚀;模拟海水的腐蚀速度最快;f30s30组混凝土在腐蚀环境下生成物主要有钙矾石、f盐和石膏等,在氯盐和硫酸盐共同腐蚀条件下,没有发现f盐的存在。

混凝土耐久性是指混凝土在满足设计要求的情况下，抵御环境界 质的作用，经长年使用而不毁坏的性能。如耐久性不足，就会造成结 构不同程度的损坏，一旦损坏，修复工作投入的人力、物力往往很大。 因此提高混凝土的耐久性，对延长混凝土建筑物的使用年限、节约国 家投资，具有重要的现实意义和长远意义。 造成混凝土损坏和破坏的原因有外部环境条件、混凝土内部缺陷及 混凝土组成材料。外部环境条件如风雨、日晒、寒暑、干湿等气象作 用，极端温度的作用，磨蚀，化学介质的侵蚀等；内部缺陷如混凝土 的渗透、碱骨料反应等；组成材料如骨料和水泥石热性能不同引起的 体积变化等。外部环境是客观存在的，几乎无法改变，因此提高混凝 土的耐久性必须从减少混凝土内部缺陷和改善其组成材料着手，以改 善混凝土性能，提高混凝土质量，减少或降低混凝土内部缺陷，延长 混凝土建筑物的使用年限。 一．从其减少混凝土内部缷陷看，混凝土的耐

混凝土耐久性是指混凝土在满足设计要求的情况下，抵御环境界 质的作用，经长年使用而不毁坏的性能。如耐久性不足，就会造成结 构不同程度的损坏，一旦损坏，修复工作投入的人力、物力往往很大。 因此提高混凝土的耐久性，对延长混凝土建筑物的使用年限、节约国 家投资，具有重要的现实意义和长远意义。 造成混凝土损坏和破坏的原因有外部环境条件、混凝土内部缺陷及 混凝土组成材料。外部环境条件如风雨、日晒、寒暑、干湿等气象作 用，极端温度的作用，磨蚀，化学介质的侵蚀等；内部缺陷如混凝土 的渗透、碱骨料反应等；组成材料如骨料和水泥石热性能不同引起的 体积变化等。外部环境是客观存在的，几乎无法改变，因此提高混凝 土的耐久性必须从减少混凝土内部缺陷和改善其组成材料着手，以改 善混凝土性能，提高混凝土质量，减少或降低混凝土内部缺陷，延长 混凝土建筑物的使用年限。 一．从其减少混凝土内部缷陷看，混凝土的耐

为了建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计方法,根据混凝土结构性能劣化的特点,在分析结构耐久性失效状态、可靠度设置水平、环境荷载及抗力影响因素的基础上,建立了钢筋初锈、保护层锈胀开裂及锈胀损伤达到最大限值这3种情况下的耐久性极限状态方程.基于结构可靠度设计理论,引入荷载和抗力变量的分项系数来反映结构耐久目标可靠指标的要求,建立了结构耐久性设计的分项系数表达形式.按照概率设计与分项系数设计具有相同可靠度水平的原则,给出了抗力分项系数的确定方法及不同耐久性极限状态下抗力分项系数的取值.

介绍了氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土耐久性研究的几个主要内容,从腐蚀机理、评估准则和临界氯离子浓度3各方面介绍了研究进展情况。

研究了c25、c30、c35玻化微珠保温混凝土的耐久性,包括抗碳化能力、钢筋抗锈蚀性能以及耐硫酸盐侵蚀能力,并与普通混凝土进行了比较。结果表明,玻化微珠保温混凝土具有较好的抗碳化能力和钢筋抗锈蚀的性能,但耐硫酸盐侵蚀能力要略低于普通混凝土。

研究了轻集料种类、预湿程度和矿物掺和料对高性能轻集料混凝土(hplc)抗氯离子渗透性、抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性的影响.结果表明:由高强页岩、黏土或粉煤灰陶粒配制的hplc较普通集料hpc具有更高的抗氯离子渗透、抗冻及抗硫酸盐侵蚀性能,掺适量粉煤灰、矿粉或硅灰等矿物掺和料能显著提高hplc的耐久性.与低吸水率的页岩陶粒和粉煤灰陶粒相比,用吸水率高的黏土陶粒经24h预湿处理后配制的hplc其抗氯离子渗透能力更佳,但强度与抗冻性较差.页岩陶粒预湿处理降低了hplc的抗氯离子渗透性和抗冻性,但对其抗硫酸盐侵蚀性影响不大.对陶粒预湿程度大的hplc,通过提高含气量可改善其耐久性.同时对耐久性机理做了初步探讨.

针对掺mgo膨胀剂混凝土的耐久性问题进行探讨,对比分析相关学者关于掺mgo膨胀剂混凝土的耐久性研究结论,指出影响掺mgo膨胀剂混凝土耐久性的两个关键问题和现状,经分析得出:mgo掺入混凝土后有利于混凝土更耐久;mgo用于大坝混凝土,可省去或部分省去传统温控措施,具有明显的经济技术效益,而且长龄期试验结果显示mgo混凝土用于工业与民用建筑也是可行的.

当前对混凝土的耐久性越来越重视,并强调材料的生态环境效益,因而对再生骨料混凝土耐久性的研究日趋重视。本文针对再生骨料混凝土的耐久性,对其抗渗性、抗冻耐久性、化学侵蚀及表面磨损特性进行综述,可为工程实践提供技术依据。

高性能混凝土是工程建设的重要原材料之，直接关系到工程建设的建设质量，而其耐久性更是直接关系到工程项目的使用寿命，本文通过模拟试验，利用人工方法在气候实验室中模拟近乎海洋的气候状况，探究了混凝土耐久性的影响因素，并对试验结果进行了分析，希望能望对提升高性能混凝土的耐久性具有一定的帮助。

为提高混凝土材料的质量,确保施工质量,必须重视高性能混凝土材料的特性,及其对耐久性的影响.对高性能混凝土耐久性进行了分析与探究.