复杂环境下混凝土硫酸盐侵蚀机理

发布时间：2018-04-09 13:46

  本文选题：混凝土　切入点：冻融循环　出处：《青岛理工大学》2014年硕士论文

【摘要】：我国北方海域滨海盐渍土地区以及西部盐湖地区存在大量的硫酸盐根离子，加之寒冷环境导致的冰冻作用、水位变动等形成的干湿循环作用。在上述复杂环境作用下，混凝土材料易快速失效。为揭示混凝土材料在上述环境下的腐蚀损伤过程，尤其是腐蚀损伤机理，本文系统研究了混凝土在硫酸盐浸泡、干湿循环、以及冻融环境中的腐蚀损伤。 本文采用综合了5类物理环境：常温浸泡、50℃浸泡、冻融循环、干湿循环、海砂区暴露，4类侵蚀介质：水、海水、5%硫酸钠溶液、复合溶液（3.5%氯化钠+5%硫酸钠）。采用3类分析方法：力学等宏观性能测试，SEM-CT-MIP-DSC微观测试，超声波无损检测。主要研究结果如下： （1）腐蚀溶液温度加速了硫酸根离子渗透速度，促进了硫酸根与水泥水化产物之间的化学反应。相比于常温腐蚀，50°C下腐蚀水泥净浆中反应的硫酸盐根离子比常温高17%，但腐蚀产物中钙矾石发生了分解，腐蚀产物主要为石膏。 （2）混凝土在干湿循环-硫酸盐作用下腐蚀，其主要腐蚀产物为大量钙矾石及少量石膏。相比于浸泡腐蚀，干湿循环加速了硫酸根离子渗透速度，混凝土表观硫酸根离子扩散系数是浸泡环境的2倍左右。且反应的硫酸根离子量高于浸泡环境10%左右。 （3）冻融循环过程中的低温环境降低了混凝土硫酸根离子扩散速度和反应硫酸根离子量，但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中硫酸根离子扩散速度增加。混凝土在复合盐溶液中冻融循环，其硫酸根离子反应能力是硫酸钠溶液中盐冻混凝土的1倍，生成的钙矾石、硅灰石膏和石膏腐蚀产物量更多，毛细孔增加了2.2倍，最几孔径提高了8nm，混凝土表面剥落更为严重。 （4）氯离子浓度在盐冻损伤混凝土中呈梯度分布，依据提出公式计算其表层产生的膨胀应力是内部的1.73倍，从而导致氯盐冻融混凝土的逐层剥落破坏。硫酸钠溶液在低温下的冰膨胀率随其浓度增加而增加，且高于氯盐溶液的冰膨胀率；但由于混凝土在硫酸盐溶液冻融过程中生成了钙矾石和石膏，固体腐蚀产物在低温下体积膨胀小于溶液膨胀率，其导致混凝土破坏程度小于水溶液，并小于复合盐溶液和氯盐溶液。 （5）腐蚀盐溶液在无约束状态下的抗压强度在0.17~0.3MPa，海水冻结体强度＞硫酸钠＞氯盐，但小于混凝土抗拉强度。连续的冻融循环对开放孔产生冻结疲劳荷载，开放孔壁剥蚀并最终形成连通宏观裂缝，海水对孔的损伤程度高于硫酸钠溶液。
[Abstract]:Under the complex environment mentioned above, concrete material is easy to fail quickly.In order to reveal the process of corrosion damage of concrete materials under the above environment, especially the mechanism of corrosion damage, the corrosion damage of concrete in sulphate immersion, dry and wet cycle, and freeze-thaw environment is systematically studied in this paper.In this paper, five kinds of physical environments are synthesized: immersion at 50 鈩，

本文编号：1726685