干湿交替环境下混凝土硫酸盐侵蚀力学性能劣化演变试验研究
发布时间：2021-08-26 16:45
硫酸盐侵蚀是造成混凝土结构过早破坏的主要原因,也是影响因素复杂、危害性较大的环境侵蚀之一。干湿交替环境是混凝土硫酸盐侵蚀过程中最为显著的影响因素。目前统一的干湿循环实验标准尚未达成共识,国内外学者在自设的干湿循环方式下进行的试验研究,研究成果往往很难系统化,导致该领域的研究依然处于杂乱纷呈的局面,制约了混凝土硫酸盐侵蚀研究的聚焦深入发展。为探究科学合理的硫酸盐干湿循环制度,本文以1d为一个循环周期,设计了四种干湿时间比（1:1、3:1、5:1、7:1）,以5%Na2SO4溶液作为侵蚀溶液,烘干干燥方式下开展干湿循环制度对硫酸盐侵蚀混凝土的力学性能劣化试验研究和损伤机理分析。以抗压强度、劈拉强度、动弹性模量为力学评价指标,表征侵蚀混凝土的性能演变规律。采用SEM、XRD和MIP对混凝土样本进行扫描分析,从微观层次探明硫酸盐的传输反应机制。主要结论如下:（1）干湿比对混凝土硫酸盐侵蚀影响显著,侵蚀混凝土的力学性能均呈现初期增加后期降低的趋势。干湿比越小,侵蚀初期混凝土性能提升越快;侵蚀后期,混凝土劣化速率逐渐加快。（2）经过150次干湿循环,干湿...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉煤灰的SEM图
2原材料与试验设计15养护室（温度20±3℃，相对湿度95%）养护28天。如图2.4所示。图2.4混凝土标准养护示意图2.3硫酸盐侵蚀试验方法2.3.1侵蚀试验参数选择2.3.1.1侵蚀性溶液我国东南沿海海水以及西部盐湖中存在多种对混凝土有害的侵蚀性离子，如Cl-、SO42-、Na+、Mg2+等，本文主要研究在不同干湿循环制度对混凝土受硫酸盐侵蚀后力学性能的影响，仅选择硫酸钠作为侵蚀性溶液。当混凝土遭受硫酸镁侵蚀时，因为镁与凝胶相强烈的化学反应，导致形成不溶性物质水镁石（氢氧化镁），镁和硫酸根均侵蚀混凝土并形成了侵蚀产物。而钠与凝胶相之间几乎不发生相互作用，选择硫酸钠可确保侵蚀主要或完全由于“硫酸盐”引起。为了加快侵蚀速度，缩短试验周期，许多研究采用高浓度的硫酸盐溶液侵蚀混凝土，然而，这将会改变硫酸盐的侵蚀机理。由钙矾石侵蚀为主要方式转变为石膏侵蚀为主要方式[53]，未能反映出该领域的典型侵蚀形式。参照美国材料与测试协会的ASTMC1012-18a[54]和ASTMC452-15[55]标准、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）和《高性能混凝土应用技术规程》[56]（CECS207：2006）中的建议，本试验采用的Na2SO4侵蚀溶液浓度为5%，混凝土浸泡期间，侵蚀溶液的温度控制在23±2℃。为提供一个恒定的腐蚀环境，避免时间过长导致侵蚀溶液浓度发生变化，需定期检测侵蚀溶液的浓度并保持浓度恒定不变。
2原材料与试验设计17表2.8干湿循环试验制度表CodeDW1DW3DW5DW7WRatioofdryandwet1:13:15:17:10:1Singletimeratio/h12:1218:620:421:30:24注：试件编号中D代表干燥，W代表润湿，数字代表干湿时间比值，如DW1表示干湿时间之比为1。2.3.2试验过程目前用于研究混凝土受硫酸盐侵蚀的试验条件通常优先选择在实验室环境下而不是现场测试，这样做主要是为了确保恒定的侵蚀条件。干湿循环试验期间，各组混凝土试样均放置在不同的硫酸盐干湿循环试验箱内（如图2.5所示），始终处于特定干湿循环制度的硫酸盐干湿循环侵蚀环境中。进行一次干湿循环分为先润湿和后干燥两个过程，润湿期间，混凝土浸润在23±2℃、质量分数5%的Na2SO4溶液中；干燥期间，混凝土处于60±3℃的烘箱中。除了干燥和润湿时间的不同，各组混凝土所处的其余条件均为一致。全浸泡组混凝土作为对照组，始终处于相同温度、相同溶液浓度的浸润环境中。为保持恒定的侵蚀条件，需定期测定溶液浓度，并更换侵蚀溶液。(a)(b)图2.5混凝土硫酸盐干湿循环试验机及试验过程本试验共进行150次干湿循环，持续150天；分别检测混凝土经历30次、60次、90次、120次、150次（从放入溶液中算起，分别对应于30d、60d、90d、120d、150d）干湿循环后混凝土的强度以及动弹性模量变化，有显示度的表征
【参考文献】：
期刊论文
[1]干湿循环下改性混凝土硫酸盐腐蚀的断裂性能试验研究[J]. 郭进军,杨梦,陈红莉,韩菊红. 水利学报. 2018(04)
[2]钙矾石的形成与作用[J]. 钱觉时,余金城,孙化强,马英. 硅酸盐学报. 2017(11)
[3]混杂纤维混凝土的耐硫酸盐腐蚀性能研究[J]. 何锐,谈亚文,李丹,盛燕萍. 硅酸盐通报. 2017(05)
[4]干湿循环与盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土的劣化及其机理[J]. 袁斌,牛荻涛,蒿洋,王家滨. 硅酸盐通报. 2017(02)
[5]干湿循环条件下钢筋锈蚀的临界氯离子浓度[J]. 孙丛涛,刘诗群,牛荻涛,侯保荣. 建筑材料学报. 2016(02)
[6]不同干湿制度下氯离子在混凝土中的传输特性[J]. 徐港,徐可,苏义彪,王谊敏. 建筑材料学报. 2014(01)
[7]海洋干湿交替区混凝土结构的人工气候模拟加速试验设计[J]. 刘奇东,刘荣桂,姜慧,滕斌,陆春华. 混凝土. 2013(11)
[8]复合盐与干湿循环双重因素作用下混凝土耐久性试验[J]. 宿晓萍,王清. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(03)
[9]混凝土干湿过程及循环制度的研究[J]. 庞超明,徐剑,王进,王伦,秦鸿根,孙伟. 建筑材料学报. 2013(02)
[10]水泥混凝土硫酸盐侵蚀综述[J]. 刘超,马忠诚,刘浩云. 材料导报. 2013(07)
博士论文
[1]严酷环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀机理研究[D]. 陈菲.东南大学 2018
[2]非饱和混凝土水分与氯离子传输行为研究[D]. 杨林.东南大学 2017
硕士论文
[1]不同干湿循环周期对混凝土硫酸盐侵蚀影响试验研究[D]. 杨梦.郑州大学 2019
本文编号：3364600
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
粉煤灰的SEM图
2原材料与试验设计15养护室（温度20±3℃，相对湿度95%）养护28天。如图2.4所示。图2.4混凝土标准养护示意图2.3硫酸盐侵蚀试验方法2.3.1侵蚀试验参数选择2.3.1.1侵蚀性溶液我国东南沿海海水以及西部盐湖中存在多种对混凝土有害的侵蚀性离子，如Cl-、SO42-、Na+、Mg2+等，本文主要研究在不同干湿循环制度对混凝土受硫酸盐侵蚀后力学性能的影响，仅选择硫酸钠作为侵蚀性溶液。当混凝土遭受硫酸镁侵蚀时，因为镁与凝胶相强烈的化学反应，导致形成不溶性物质水镁石（氢氧化镁），镁和硫酸根均侵蚀混凝土并形成了侵蚀产物。而钠与凝胶相之间几乎不发生相互作用，选择硫酸钠可确保侵蚀主要或完全由于“硫酸盐”引起。为了加快侵蚀速度，缩短试验周期，许多研究采用高浓度的硫酸盐溶液侵蚀混凝土，然而，这将会改变硫酸盐的侵蚀机理。由钙矾石侵蚀为主要方式转变为石膏侵蚀为主要方式[53]，未能反映出该领域的典型侵蚀形式。参照美国材料与测试协会的ASTMC1012-18a[54]和ASTMC452-15[55]标准、《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082-2009）和《高性能混凝土应用技术规程》[56]（CECS207：2006）中的建议，本试验采用的Na2SO4侵蚀溶液浓度为5%，混凝土浸泡期间，侵蚀溶液的温度控制在23±2℃。为提供一个恒定的腐蚀环境，避免时间过长导致侵蚀溶液浓度发生变化，需定期检测侵蚀溶液的浓度并保持浓度恒定不变。
2原材料与试验设计17表2.8干湿循环试验制度表CodeDW1DW3DW5DW7WRatioofdryandwet1:13:15:17:10:1Singletimeratio/h12:1218:620:421:30:24注：试件编号中D代表干燥，W代表润湿，数字代表干湿时间比值，如DW1表示干湿时间之比为1。2.3.2试验过程目前用于研究混凝土受硫酸盐侵蚀的试验条件通常优先选择在实验室环境下而不是现场测试，这样做主要是为了确保恒定的侵蚀条件。干湿循环试验期间，各组混凝土试样均放置在不同的硫酸盐干湿循环试验箱内（如图2.5所示），始终处于特定干湿循环制度的硫酸盐干湿循环侵蚀环境中。进行一次干湿循环分为先润湿和后干燥两个过程，润湿期间，混凝土浸润在23±2℃、质量分数5%的Na2SO4溶液中；干燥期间，混凝土处于60±3℃的烘箱中。除了干燥和润湿时间的不同，各组混凝土所处的其余条件均为一致。全浸泡组混凝土作为对照组，始终处于相同温度、相同溶液浓度的浸润环境中。为保持恒定的侵蚀条件，需定期测定溶液浓度，并更换侵蚀溶液。(a)(b)图2.5混凝土硫酸盐干湿循环试验机及试验过程本试验共进行150次干湿循环，持续150天；分别检测混凝土经历30次、60次、90次、120次、150次（从放入溶液中算起，分别对应于30d、60d、90d、120d、150d）干湿循环后混凝土的强度以及动弹性模量变化，有显示度的表征
【参考文献】：
期刊论文
[1]干湿循环下改性混凝土硫酸盐腐蚀的断裂性能试验研究[J]. 郭进军,杨梦,陈红莉,韩菊红. 水利学报. 2018(04)
[2]钙矾石的形成与作用[J]. 钱觉时,余金城,孙化强,马英. 硅酸盐学报. 2017(11)
[3]混杂纤维混凝土的耐硫酸盐腐蚀性能研究[J]. 何锐,谈亚文,李丹,盛燕萍. 硅酸盐通报. 2017(05)
[4]干湿循环与盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土的劣化及其机理[J]. 袁斌,牛荻涛,蒿洋,王家滨. 硅酸盐通报. 2017(02)
[5]干湿循环条件下钢筋锈蚀的临界氯离子浓度[J]. 孙丛涛,刘诗群,牛荻涛,侯保荣. 建筑材料学报. 2016(02)
[6]不同干湿制度下氯离子在混凝土中的传输特性[J]. 徐港,徐可,苏义彪,王谊敏. 建筑材料学报. 2014(01)
[7]海洋干湿交替区混凝土结构的人工气候模拟加速试验设计[J]. 刘奇东,刘荣桂,姜慧,滕斌,陆春华. 混凝土. 2013(11)
[8]复合盐与干湿循环双重因素作用下混凝土耐久性试验[J]. 宿晓萍,王清. 吉林大学学报(地球科学版). 2013(03)
[9]混凝土干湿过程及循环制度的研究[J]. 庞超明,徐剑,王进,王伦,秦鸿根,孙伟. 建筑材料学报. 2013(02)
[10]水泥混凝土硫酸盐侵蚀综述[J]. 刘超,马忠诚,刘浩云. 材料导报. 2013(07)
博士论文
[1]严酷环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀机理研究[D]. 陈菲.东南大学 2018
[2]非饱和混凝土水分与氯离子传输行为研究[D]. 杨林.东南大学 2017
硕士论文
[1]不同干湿循环周期对混凝土硫酸盐侵蚀影响试验研究[D]. 杨梦.郑州大学 2019
本文编号：3364600
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