硫酸鹽侵蝕下混凝土構築物水分蒸發區破壞機理研究

《硫酸鹽侵蝕下混凝土構築物水分蒸發區破壞機理研究》是依託中南大學，由劉贊群擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：硫酸鹽侵蝕下混凝土構築物水分蒸發區破壞機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉贊群
• 依託單位：中南大學

項目摘要

混凝土構築物水分蒸發區的硫酸鹽侵蝕破壞現成為研究熱點之一，我國西部地區的一些工程實例也表明：處於富含硫酸鹽的水、土環境中的橋墩、隧道、電桿等混凝土構築物，破壞最嚴重、最快的部位就是水分蒸發區，而不是地下部位，但國內外對其破壞機理是物理鹽結晶的觀點還缺乏一致認識。 本項目將在典型破壞實例調研的基礎上，採用混凝土試件的環境模擬試驗、孔溶液壓濾,顯色反應等方法，研究N2、CO2氣體、溫度、濕度等環境條件下試件水分蒸發區孔溶液區的形成、濃縮、鹽結晶、化學反應等過程動力學；採用現代物相與化學分析方法，研究試件水分蒸發區孔溶液中硫酸鹽的物理化學變化及其與環境條件、物相組成間的關係；採用微觀分析和性能測試等方法，研究孔溶液中硫酸鹽的物理化學變化對混凝土性能的影響。揭示混凝土構件水分蒸發區硫酸鹽侵蝕破壞機理，並為豐富和完善我國混凝土結構耐久性設計理論、西部地區耐腐蝕混凝土配合比設計等提供技術支持。

結題摘要

在世界各國有關混凝土耐久性規範中，只有美國混凝土協會在其混凝土耐久性規範中將“混凝土鹽結晶破壞”單獨成章，我國混凝土耐久性設計規範中只有“混凝土化學侵蝕破壞”的規定，沒有對“混凝土物理鹽結晶破壞”進行規定。然而，美國混凝土協會耐久性規範中關於“混凝土鹽結晶破壞”的定義不清晰、不符合多孔材料鹽結晶破壞經典理論，耐久性關鍵設計參數缺乏試驗依據。本課題首先對美國混凝土協會耐久性規範中存在的問題和已有混凝土硫酸鹽物理鹽結晶破壞的研究結果進行了綜述，提出了具體的研究內容和研究方案；調研了成昆鐵路隧道受硫酸鹽侵蝕破壞的工程實例，提出了水分蒸發區混凝土受硫酸鹽侵蝕破壞的裂化模式；通過研究不同品種水泥混凝土蒸發區受不同鹽侵蝕破壞的機理，拓展了混凝土鹽結晶破壞的範疇，提出了混凝土中發生鹽結晶破壞的前提條件是混凝土與結晶鹽之間沒有化學反應，重新定義了混凝土鹽結晶破壞；揭示了混凝土碳化是導致水分蒸發區混凝土的破壞機理從化學侵蝕破壞轉變為物理鹽結晶破壞的原因，得到混凝土碳化深度與混凝土質量損失呈指數函式關係；闡明了硫酸鹽侵蝕下水分蒸發區矽酸鹽水泥混凝土破壞機理包括表層碳化混凝土中的鹽結晶破壞和內部化學侵蝕破壞兩部分；澄清了礦物摻合料加劇水分蒸發區混凝土受硫酸鹽侵蝕破壞的原因包括：加劇混凝土碳化、產生鹽結晶破壞；活性成分被高濃度硫酸鹽孔溶液激發，生成大量的化學侵蝕產物。課題研究成果為完善我國及其他國家有關混凝土鹽結晶破壞相關技術標準提供了新觀點、新知識和新認識。 課題研究總計發表論文10篇，其中Q1、Q2區SCI收錄3篇；EI收錄6篇。申請專利1項。培養碩士研究生4名，1人獲研究生國家獎學金，1人獲湖南省優秀碩士論文。