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混凝土的硫酸盐腐蚀

2020-11-05 12:45 作者:火博app 点击:

  混凝土的硫酸盐腐蚀_建筑/土木_工程科技_专业资料。水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀 目录 contents 引言 1 硫酸盐腐蚀类型 及机理 3 研究展望 5 2 4 硫酸盐腐蚀的来源及 影响因素 混凝土抗硫酸盐腐 蚀研究 01 引言 自混

  水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀 目录 contents 引言 1 硫酸盐腐蚀类型 及机理 3 研究展望 5 2 4 硫酸盐腐蚀的来源及 影响因素 混凝土抗硫酸盐腐 蚀研究 01 引言 自混凝土产生以来,就以其原材料来源广泛、强 度高、可塑性好、成本低等优点被普遍应用。随着社 会的发展和科学技术的进步,环境污染也成为了人类 面临的一大重要问题,在空气和水中都产生了大量的 腐蚀性的物质,给混凝土结构的使用寿命带来了严峻 的考验。自1892年首先发现硫酸盐对混凝土的腐蚀现 象以来,各国学者先后对硫酸盐腐蚀进行了大量研究。 据统计,全世界因硫酸盐的腐蚀而造成的经济损失非 常巨大,每年的修复费用高达几百亿到几千亿美元。 如何避免硫酸盐对混凝土结构的腐蚀破坏、提高混凝 土抗硫酸盐腐蚀能力已成为混凝土结构耐久性研究的 重要内容之一。我国对混凝土硫酸盐腐蚀的研究起步 较晚,直到20 世纪50年代初,才开始混凝土硫酸盐侵 蚀破坏的研究探索,针对我国硫酸盐含量丰富的地质 条件,在提高混凝土抗硫酸盐腐蚀能力方面也取得了 一定成果。 南方某海港码头混凝土被腐蚀 02 硫酸盐腐蚀的来源 及影响因素 02 硫酸盐腐蚀的来源 外部 内部 大气 土壤 水 自身 组分 02 硫酸盐腐蚀的影响因素 03 硫酸盐腐蚀的类型及机理 03 1 腐蚀的机理 硫酸盐 侵蚀初期 腐蚀初期(0-90天左右): 该阶段的腐蚀现象主要是 混凝土吸附区“长毛”。 此现象主要是硫酸盐溶液 在混凝土吸附区由于水分 蒸发使得盐浓度急剧增多 而产生的盐析出结晶现象。 盐结晶的高度随着硫酸盐 浓度的增大而增大增多。 腐蚀后期(210-300天):这一阶 段,混凝土试块腐蚀继续加重, 吸附区剥落严重,粗骨料外漏。 10%浓度下的混凝土试块,侧 面粗骨料几乎全部外漏,顶面 周边剥落现象也较严重,整个 混凝土试块形状趋向“O”形。 . 硫酸盐侵蚀 后期 2 03 硫酸盐腐蚀的类型 一般根据反应产物及产生破坏现象的不同主要可以分为以下几类: 1 硫酸盐结 晶型侵蚀 3 石膏结晶 型侵蚀 5 硫酸镁双 侵蚀型 2 钙矾石结 晶型侵蚀 4 碳硫硅钙 石结晶型 侵蚀 03 1 腐蚀的机理 硫酸盐结 晶型侵蚀 当混凝土孔隙溶液中硫酸盐达到一定浓度时,在没有与混凝土组 分发生化学反应之前,会有硫酸盐结晶析出,具体表现为体积膨胀, 产生的结晶压力使混凝土开裂,以此产生侵蚀现象。 钙矾石破坏是硫酸盐腐蚀中最常见的一种类型。主要是由于多种硫酸 盐都能与水泥石中Ca(OH) 2 作用生成硫酸钙,硫 酸钙再与水泥石中的固 . 态水化铝酸钙反应生成钙矾石。钙矾石在结构组成上会结合大量的结晶水, 即形成了钙矾石结晶,呈针状结晶,引起很大的内应力,会在混凝土表面 形成大裂缝。 钙矾石结 晶型侵蚀 2 03 3 硫酸盐腐蚀的机理 石膏结晶 型侵蚀 当侵蚀溶液中的硫酸根离子浓度大于1000mg/L时,且水泥石孔隙为 饱和的石灰溶液所填充,发生如下反应: 生成二水石膏,使体积膨胀,产生内应力,当内应力大于混凝土的极限 抗拉强度时就会产生破坏,使混凝土内部开始出现裂缝。 当混凝土具备硫酸根离子、碳酸根离子、SiO3基团、且温度低 15℃、充足水的条件下。水泥基材料中的C-S-H凝胶转变成一种灰白 色、无胶凝能力的烂泥状物质碳硫硅钙石,导致水泥基材料强度大幅 度降低甚至完全丧失强度。 碳硫硅钙石 结晶型侵蚀 4 5 硫酸镁双 侵蚀型 该类侵蚀是所有侵蚀中危害最大的一种,原因是Mg2+和SO42-均能 对混凝土造成腐蚀,并且能够发生协同作用,复合腐蚀的破坏作 用远远大于二者单独腐蚀的加和。反应方程式如下: 04 混凝土抗硫酸盐 腐蚀研究 04 抗硫酸盐腐蚀研究 实际服役的混凝土结构暴露于复杂的硫酸盐环境中,其腐蚀 破坏是由材料、物理、化学、应力等诸多因素共同作用、相 互耦合导致的。本报告将以以下三种形式的硫酸盐腐蚀是做 一个简单介绍。 耦合-硫 酸盐腐 . 蚀 化学耦 合-硫酸 盐腐蚀 单硫酸盐 作用下混 凝土腐蚀 物理耦合 (包括荷载) -硫酸盐腐蚀. 4.1 单硫酸盐作用下混凝土腐蚀 William 等的研究表明:硫酸根离子从 1%变化到 4%时,混凝土 的腐蚀情况加重明显。 Santhanam等系统地研宄了混凝土在不同硫酸盐腐蚀环境中的腐蚀 机理,总结了混凝土抗硫酸盐腐蚀的试验方法的发展历程,并给出了 硫酸盐腐蚀模型的临界参数取值。 Aanthanam 研究了水泥含铝量对混凝土硫酸盐侵蚀的影响,研究结 果表明低铝水泥可以明显提高钙矾石型硫酸盐侵蚀能力。 Shikrk 通过实验得出:随着硅灰掺量的增加,混凝土的抗硫酸钠腐 蚀能力随之提高,但抗硫酸镁能力逐渐降低。 4.1 单硫酸盐作用下混凝土腐蚀 Rozirre等进行了混凝土和砂浆在PH值为常量的硫酸盐腐蚀 环境中的性能退化,研究表明在水泥中掺入30%的粉煤灰可 以提高砂浆和混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力,在水泥中掺入 04 01 60%的高炉矿渣时混凝土的性能最好。 . 高礼雄等研究掺加矿物掺合料、纤维等材料,对混凝土抗 This is an example 硫酸盐侵蚀性能的影响。表明掺加矿物掺合料(粉煤灰、 text. 矿渣、硅粉等)对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响存在一 个临界掺量值。 This is an 03 02 杨礼明等研究发现采用三元混杂纤维(聚丙烯 +聚酯纤维+ 元混杂纤维(聚丙烯+钢纤维)的混凝土抗侵蚀性要强。 . example text. 钢纤维)的混凝土具有很好的抗硫酸镁侵蚀性能,比采用二 4.1 单硫酸盐作用下混凝土腐蚀 ?研究表明适当调整混凝土材料组成(如改善水泥用量、 水胶比、掺加矿物掺合料等)能有效提高混凝土抗硫酸盐 侵蚀的能力 . ?需要更深入探讨不同材料组成的混凝土微观特征随腐蚀 龄期的变化规律,特别是硫酸根离子在混凝土的运动传输 规律以及粗骨料与水泥砂浆的界面处组分与缺陷的变化情 况以及侵蚀产物的形态特征。 结 论 4.2 物理-硫酸盐耦合作用下的腐蚀研究 W. G. Piasta 等研究认为在硫酸盐及 压应力的共同作用下,压应力的应力 水平对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能影响 较大,压应力在一定程度上限制了硫 酸盐引起的膨胀。 Schneider 在施加不同浓度的硝酸铵 溶液和施加不同的应力水平荷载的条 件下,研究了高性能混凝土在两者耦 合作用下的劣化现象。 Robert D Cody等研究比较了不同加速 试验方法对硫酸盐侵蚀膨胀的影响,指 出干湿循环对硫酸盐侵蚀膨胀历程的加 速作用最为显著。 Hekal 认为采用提高温度加速硫酸盐腐 蚀方法不可行,由于腐蚀产物只有在一 定浓度的溶液中才能稳定的存在,并且 提高温度增加了腐蚀产物的溶解度,反 而降低了膨胀作用。. 4.2 物理-硫酸盐耦合作用下的腐蚀研究 杨礼明研究了碳化后的高性能混杂纤维增强膨胀混凝土在5%硫酸镁溶液 中的损伤过程。得到碳化一定程度密实了混凝土表层,但改变了混凝土表 层的化学组成,降低混凝土的抗硫酸镁腐蚀性 邢明亮通过硫酸盐腐蚀与疲劳荷载叠加试验,发现由于受到疲劳荷载的作用, 硫酸盐溶液中的道路混凝土无强度增长,且腐蚀疲劳因子随着时间的增加而 迅速降低 苑立冬研究发现随着硫酸钠溶液浓度的升高,硫酸钠溶液对混凝土的冻融破 坏由促进作用逐渐转变为抑制作用,由于硫酸镁具有镁盐和硫酸盐的双重腐 蚀,对混凝土的冻融破坏促进作用最大 4.2 物理-硫酸盐耦合作用下的腐蚀研究 结论 ?其研究方法、评价指标、试验条件等却没有 形成统一的认识 ?对于多因素耦合的研究,大多数只针对双因 素耦合,而缺少对三因素耦合,甚至更多因素 耦合的研究 4.3 化学-硫酸盐耦合腐蚀 张明华 A.F. Dehwah 姚维益 氯盐能够缓解硫酸 盐的侵蚀程度,在 混合溶液中氯离子 的含量越高,试件 产生的膨胀值越小 损伤程度越低。 混合侵蚀溶液中混凝 土劣化的性质和程度 不仅取决于盐的浓度, 还与硫酸根离子结合 的阳离子种类、胶凝 材料的组成等因素有 关 发现在复合溶液 (氯盐+硫酸盐) 腐蚀环境下,腐蚀产 物以钙矾石为主,且 氯离子的存在能减少 混凝土亚微观缺陷, 减轻腐蚀 05 研究展望 05 研究展望 由于实际存在的混凝土 结构在现场养护后一直 处于自然养护条件中, 因此,在确定混凝土结 构硫酸盐评定指标时应 建立侵蚀后混凝土构件 的测试指标值与同龄期 自然养护条件的指标值 的相互关系。 03 应进一步深入开展混 凝土渗透性、毛细吸 附性与耐久性的试验 研究,建立相互之间 的关系,为混凝土结 构硫酸盐腐蚀在构件 的关键部位(如构件 根部等)的破坏建立 可靠的预测模型 01 应进一步深入开展 试验模拟环境与实 际工程背景的相互 关系及可对比性, 确保试验研究的实 用价值。 02 THANKS PPT模板下载:行业PPT模板:节日PPT模板:素材下载:背景图片:图表下载:优秀PPT下载:教程: 教程: 教程:资料下载:课件下载:范文下载:试卷下载:教案下载:论坛:

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