Word版本，下載可自由編輯混凝土加速試驗(yàn)研究存在于混凝土中的氯鹽分為三種形式:溶解于孔隙中的游離氯離子，與水泥水化產(chǎn)物結(jié)合的氯化物，和凝膠體空隙中吸附的氯化物。游離氯離子參加氯化物的傳輸和鋼筋腐蝕過程，氯化物也能對(duì)混凝土造成傷害，降低混凝土強(qiáng)度。氫離子侵入混凝土，與CH發(fā)生“中和”反應(yīng)，降低混凝土孔溶液中OH－濃度，導(dǎo)致孔溶液pH值下降。從而轉(zhuǎn)變混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。腐蝕介質(zhì)濃度某一值時(shí)生成的CaS04?2H20和鈣礬石(3CaO?Al203?3CaS04?32H20)因?yàn)轶w積膨脹。浸泡早期填充混凝土表面孔隙，延緩侵蝕離子滲入，延緩劣化速率，提升混凝土抗壓強(qiáng)度，但是后期隨著基體pH值下降，水化產(chǎn)物解體，石膏和鈣礬石膨脹導(dǎo)致混凝土開裂，加劇混凝土的腐蝕。有關(guān)混凝土工程的平安性評(píng)估及壽命預(yù)測(cè)問題，目前討論者針對(duì)某單一因素對(duì)混凝土腐蝕的影響討論的較多，對(duì)多因素耦合作用下混凝土腐蝕行為討論的尚少。熊衛(wèi)士，高飛，韓東對(duì)多因素作用下的混凝土耐久性舉行了綜述，提出了討論趨勢(shì)，但不包括多種腐蝕介質(zhì)作用下的混凝土耐久性討論，王信剛，章未琴，陳方斌等舉行了高性能水泥基材料的耐久性能及其微觀結(jié)構(gòu)討論，得出了各種水泥材料在氯離子、硫酸根離子和抗凍、抗碳化的條件下的性能和微觀結(jié)構(gòu)，喬紅霞、陳丁山、何忠茂等對(duì)鹽漬土地區(qū)混凝土硫酸鹽腐蝕加速實(shí)驗(yàn)制度舉行了評(píng)價(jià)，劉影、金祖全、張宇討論了海水對(duì)混凝土中鋼筋銹蝕的影響，許豪文、刁波、沈孛等對(duì)裂縫及環(huán)境對(duì)混凝土中氯離子蔓延的影響舉行了討論，董建鋒，邢峰，戴虹等討論了混凝土不同面的氯離子侵蝕邏輯，結(jié)構(gòu)表明，同一表面高性能混凝土反抗氯離子侵蝕能力優(yōu)于一般混凝土，迎風(fēng)面的氯離子侵蝕程度高于側(cè)風(fēng)面和被封面。因?yàn)楣こ趟幁h(huán)境不同，影響因素眾多，腐蝕介質(zhì)存在差異甚至差異懸殊。在海洋、化工及鹽漬土地區(qū)，酸、氯鹽和硫酸鹽是引起混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕的主要緣由。因此，單一腐蝕介質(zhì)與工程實(shí)際相差較大，討論結(jié)果難以直接應(yīng)用于實(shí)際工程。但是任何實(shí)驗(yàn)不行能窮盡全部的腐蝕環(huán)境和工程結(jié)構(gòu)，本討論也是挑選有代表性的腐蝕環(huán)境，盡可能的臨近工程實(shí)際。

實(shí)驗(yàn)概況

(1)腐蝕介質(zhì):自來水、鹽晶體、濃硫酸。采納質(zhì)量配比，介質(zhì)濃度百分比按幾何級(jí)數(shù)增強(qiáng)，盡可能包含普通腐蝕環(huán)境情況。腐蝕介質(zhì)協(xié)作比和實(shí)驗(yàn)狀況如表1所示。(2)實(shí)驗(yàn)周期:為24個(gè)月，每60天舉行一次檢測(cè)，共需檢測(cè)12次。(3)試件環(huán)境:在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)舉行，保持恒溫、恒濕。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備

(1)腐蝕實(shí)驗(yàn)室與腐蝕池:腐蝕實(shí)驗(yàn)室及腐蝕池如圖1所示。(2)烘干設(shè)備:凹凸溫實(shí)驗(yàn)箱如圖2所示。圖2凹凸溫實(shí)驗(yàn)箱(3)萬能實(shí)驗(yàn)機(jī):萬能伺服實(shí)驗(yàn)機(jī)如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

典型試件腐蝕狀況

混凝土腐蝕狀況見圖4。存在于混凝土中的氯鹽分為三種形式:溶解于孔隙中的游離氯離子，與水泥水化產(chǎn)物結(jié)合的氯化物，和凝膠體空隙中吸附的氯鹽。前者參加氯化物的傳輸和鋼筋腐蝕過程，后者雖不參加這兩個(gè)過程，但也能對(duì)混凝土造成傷害，如晶體NaCI?2H2O存在于混凝土孔隙中產(chǎn)生30%的膨脹，降低混凝土強(qiáng)度。侵蝕到混凝土中的氯離子，與C3A等物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氯鋁酸鹽，膨脹量較小。在適當(dāng)條件下，混凝土孔隙液中的游離氯離子產(chǎn)生經(jīng)變膨脹，是導(dǎo)致混凝土內(nèi)部產(chǎn)生膨脹應(yīng)力的主要緣由。氯鹽會(huì)增進(jìn)混凝土氫氧化鈣溶出和C－S－H膠凝分解，生成膨脹性復(fù)鹽破壞氫氧化鈣和C－S－H膠凝之間的平衡。因?yàn)閺?fù)鹽主要分布于混凝土表面，因此表面C－S－H膠凝的分解與復(fù)鹽的膨脹必定導(dǎo)致混凝土表面的潰散，達(dá)一定程度后會(huì)使混凝土材料浮現(xiàn)疏松、裂縫、脫皮等現(xiàn)象，降低混凝土的強(qiáng)度?；炷猎谒嵝原h(huán)境中易發(fā)生“中和”或者分解反應(yīng)，造成混凝土強(qiáng)度降低，減短結(jié)構(gòu)的使用壽命。氫離子侵入混凝土，與CH發(fā)生“中和”反應(yīng)，降低混凝土孔溶液中OH－濃度，導(dǎo)致孔溶液pH值下降。而各種水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的堿性條件依賴水泥水化產(chǎn)物中CH(氫氧化鈣)的溶解來維持，CH消耗殆盡時(shí)，溶液pH值小于一定值時(shí)，水泥水化產(chǎn)物便會(huì)分解，或者氫離子直接與水泥水化的各種堿性產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變混凝土的微觀結(jié)構(gòu)，宏觀上則表現(xiàn)為混凝土的物理力學(xué)性能與耐久性降低。腐蝕介質(zhì)達(dá)到某一濃度時(shí)生成的CaS04?2H20和鈣礬石(3CaO?Al203?3CaS04?32H20)因?yàn)轶w積膨脹。浸泡早期填充混凝土表面孔隙，延緩侵蝕離子滲入，延緩劣化速率，提升混凝土抗壓強(qiáng)度，但是后期隨著基體pH值下降，水化產(chǎn)物解體，石膏和鈣礬石膨脹導(dǎo)致混凝土開裂，加劇混凝土的腐蝕。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

混凝土強(qiáng)度損失混凝土試塊在介質(zhì)中浸泡的早期階段，腐蝕即發(fā)生，先是混凝土表面的水泥膠凝體脫落，細(xì)集料砂露出，隨著時(shí)光增長(zhǎng)，逐漸露出粗骨料石子;同時(shí)，介質(zhì)濃度越大，混凝土表面腐蝕程度越嚴(yán)峻。腐蝕中期，混凝土試塊邊緣浮現(xiàn)裂縫，進(jìn)而棱角處混凝土發(fā)生脫落。浸泡后期，混凝土試塊潰散、碎裂、整體破壞，徹底失去強(qiáng)度(見圖4(a)、(b))。單軸抗壓實(shí)驗(yàn)發(fā)覺，低濃度中的混凝土試塊早期強(qiáng)度略有增強(qiáng)，中后期強(qiáng)度逐漸降低。觀看實(shí)驗(yàn)破壞后的試件，腐蝕介質(zhì)侵入試塊內(nèi)部，介質(zhì)濃度不同侵蝕也不同程度(見圖4(c))。圖5為混凝土強(qiáng)度損失率與腐蝕時(shí)光的關(guān)系。

混凝土SEM分析混凝土中水泥漿體是最簡(jiǎn)單受到腐蝕的組分，為了探討混凝土在酸性環(huán)境中腐蝕機(jī)理及水泥水化產(chǎn)物組成、結(jié)構(gòu)的變化，采納掃描電子顯微鏡(SEM)舉行分析。利用對(duì)照腐蝕產(chǎn)物和未腐蝕體化學(xué)成分和微觀形態(tài)的變化，分析在腐蝕介質(zhì)作用下混凝土性能的劣化機(jī)理。圖6為混凝土SEM圖。分析結(jié)果可以看出，水泥水化產(chǎn)物被腐蝕后，CaO、SO2和MgO含有量變化很大。這是由于水泥水化產(chǎn)物在酸性環(huán)境下發(fā)生分解或者“中和”反應(yīng)生成鈣鹽而流失，其中有一部分生成CaS04?2H20而滯留在腐蝕層中，一部分形成NaCI?2H2O晶體存在于混凝土孔隙中，硅和鋁等以膠體形式存在于腐蝕層中。因?yàn)樗嗨a(chǎn)物結(jié)構(gòu)破壞，物質(zhì)流失，使得漿體孔隙率變大，侵蝕性介質(zhì)越發(fā)簡(jiǎn)單進(jìn)入基體內(nèi)部而加劇腐蝕進(jìn)程，圖中可以清晰看到漿體微觀結(jié)構(gòu)的變化，未腐蝕區(qū)域有云狀C－S－H凝膠等，腐蝕區(qū)域有大量柱狀晶體，測(cè)試結(jié)果證實(shí)此柱狀晶體為CaS04?2H20和NaCl?2H2O，同時(shí)尚有未水化的粉煤灰顆粒，但依舊有大量的孔隙存在。其他物質(zhì)在電鏡下，都呈顆粒狀。水泥水化產(chǎn)物中的凝膠體已經(jīng)消逝，分析表明，在不同濃度的H+、SO－24和CI－作用下，不同的離子濃度可能會(huì)導(dǎo)致不同的變化歷程，混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的變化邏輯存在差異，但最后的結(jié)果卻是相同的，混凝土的孔隙率都會(huì)變得較大。

(1)在不同濃度的氯化鈉與濃硫酸混合介質(zhì)作用下，浸泡早期，腐蝕介質(zhì)滲入到混凝土內(nèi)部孔隙，經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)致使混凝土內(nèi)部孔隙填充密實(shí)，抗壓強(qiáng)度有所提升，此過程的連續(xù)時(shí)光因介質(zhì)濃度不同而不同且與介質(zhì)濃度成反比。隨著腐蝕時(shí)光的增長(zhǎng)中后期強(qiáng)度快速降低，濃度越高強(qiáng)度降低速度越快，直至徹低失去承載力。

(2)SEM分析表明，在H2S04和NaCl混合腐蝕介質(zhì)作用下，混凝土受到侵蝕的根本緣