海洋環(huán)境下混凝土硫酸鹽腐蝕研究.pdf

1、海洋環(huán)境中存在高濃度的氯離子、硫酸根離子等多種有害離子，并受海浪、陽光等復(fù)雜環(huán)境條件的影響，使當(dāng)今海洋工程面臨嚴(yán)峻的混凝土耐久性問題。其中硫酸鹽侵蝕是導(dǎo)致混凝土保護(hù)層損傷破壞的主要因素之一，為探討海洋環(huán)境下硫酸根離子在混凝土中的傳輸、反應(yīng)規(guī)律，本課題采用實(shí)海暴露試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)以及微觀分析等手段進(jìn)行綜合分析，主要研究內(nèi)容包括以下幾部分:
　　 1)海洋環(huán)境下混凝土中SO42-的傳輸研究本文重點(diǎn)研究了在海洋環(huán)境下（浪濺區(qū)、潮汐區(qū)、水

2、下區(qū)），腐蝕齡期、水膠比、礦物摻合料對混凝土中硫酸根離子傳輸?shù)挠绊?。試?yàn)結(jié)果表明:混凝土中總硫酸根離子濃度隨著腐蝕齡期的增加而升高，但后期增加幅度逐漸降低;混凝土中總硫酸根離子濃度因水膠比、水泥用量不同而不同;摻加礦物摻合料可以明顯改善混凝土的抗硫酸鹽侵蝕能力。在海洋水下區(qū)，混凝土內(nèi)總硫酸根離子濃度的分布近似服從菲克第二擴(kuò)散定律，潮汐區(qū)混凝土中硫酸根離子的傳輸速度大于水下區(qū)和浪濺區(qū)。
　　 2)海洋環(huán)境下混凝土與硫酸鹽反應(yīng)量研究

3、本文在海洋暴露試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，分析了水膠比、礦物摻合料、暴露環(huán)境對混凝土與硫酸鹽反應(yīng)量的影響，并建立了混凝土中反應(yīng)SO42-量與腐蝕齡期的函數(shù)公式，確立了反應(yīng)系數(shù)k。分析結(jié)果表明:混凝土中反應(yīng)硫酸根離子與總硫酸根離子的關(guān)系近似服從線性函數(shù)分布，其反應(yīng)的硫酸根離子量約占總硫酸根離子量的73～96％;混凝土的硫酸根離子反應(yīng)系數(shù)隨水膠比的降低而增大;礦物摻合料降低了混凝土的硫酸根離子反應(yīng)系數(shù);混凝土反應(yīng)的硫酸根離子量的關(guān)系為潮汐區(qū)＞水下區(qū)＞

4、浪濺區(qū)。
　　 3)海洋環(huán)境下混凝土硫酸鹽腐蝕機(jī)理分析本文研究了礦物摻合料、養(yǎng)護(hù)齡期、養(yǎng)護(hù)制度、腐蝕齡期、硫酸根離子濃度以及氯鹽濃度對硫酸鹽與凈漿粉末反應(yīng)量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:凈漿與硫酸根離子的反應(yīng)量隨水泥用量增加而增加，粉煤灰、礦粉和超細(xì)礦粉取代部分水泥后，其化學(xué)反應(yīng)量相應(yīng)增加。當(dāng)粉煤灰和礦粉取代率達(dá)到15％，超細(xì)礦粉取代率達(dá)到3％時(shí)，其化學(xué)反應(yīng)量趨于穩(wěn)定;水泥凈漿粉末與硫酸鹽的反應(yīng)量隨齡期增加最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)，其最大反應(yīng)量

5、為2.3％;硫酸根離子濃度對凈漿粉末與硫酸鹽反應(yīng)量的影響近似服從二次函數(shù)分布;復(fù)合溶液中Cl-的存在降低了凈漿粉末與硫酸鹽的反應(yīng)量，且隨著Cl-升高而降低。
　　 4)海洋環(huán)境下混凝土硫酸鹽腐蝕產(chǎn)物及傳輸途徑分析本文通過SEM、X熒光、XRF以及能譜分析試驗(yàn)方法，研究了海洋環(huán)境下混凝土受硫酸鹽腐蝕的產(chǎn)物，硫酸鹽在混凝土中的傳輸機(jī)理。研究結(jié)果表明:混凝土在海洋環(huán)境下腐蝕，其硫酸鹽腐蝕產(chǎn)物主要為鈣礬石。硫酸鹽傳輸路徑主要在漿體-集料