论文部分内容阅读
在役地下混凝土建筑物、构筑物,常常会遭受环境中一系列复杂和严酷的腐蚀作用,其中侵蚀性CO2和H+被认为是造成腐蚀的两个主要因素,如福建尤溪街面水电站的地下尾水支洞和量水堰一带水质中含有较高浓度的侵蚀性CO2和H+。这两种侵蚀介质均会破坏混凝土内部的碱性环境,使得水泥水化产物分解,破坏水泥石的结构,同时破坏钢筋的钝化膜,引起钢筋锈蚀,严重威胁结构安全。鉴于此,本文开展了侵蚀性CO2和H+共同作用下混凝土劣化机理的研究,取得如下主要成果: 为实现侵蚀性CO2和H+共同作用的腐蚀环境室内模拟,设计并加工了侵蚀溶液制备装置,能够较为方便地制备出不同浓度的侵蚀性CO2和H+混合溶液。 采用浸泡的方式,模拟了四种腐蚀环境(T1-侵蚀性CO2:250mg/L;T2-pH=3、侵蚀性CO2:250mg/L;T3-pH=2、侵蚀性CO2:250mg/L;T4-自来水)对水泥净浆和混凝土的侵蚀,探讨了净浆和混凝土在不同腐蚀龄期的外观形貌变化和质量变化,运用三维视屏数字显微镜、模拟孔溶液测pH以及碳酸盐含量测试等方法,研究了净浆和混凝土在不同腐蚀龄期时的腐蚀深度,并借助 XRF、TG-DTG-DSC以及 XRD等微观测试手段,研究了四种腐蚀环境下水泥净浆试样不同深度处水化产物的分布特点,在此基础上,建立了基于碳化模型的移动边界腐蚀模型。主要结论为: 侵蚀性CO2和H+单一、共同作用都会引起净浆和混凝土质量的明显损失。在侵蚀性CO2浓度一定时,溶液中H+浓度越高,即酸性越强,试块质量损失越大,受损速率越大,受腐蚀越严重;侵蚀性CO2和H+共同作用比单一的侵蚀性CO2作用对试块的损伤更大,且酸性越强,损伤越严重。 净浆和混凝土在侵蚀性CO2和H+单一、共同作用下的腐蚀深度都随着腐蚀时间的延长而增大,且酸性越强,腐蚀深度越大,腐蚀区域表面结构越疏松而易剥落。 侵蚀性CO2和H+共同作用下,净浆受蚀区域Ca2+不断溶出,水泥的水化产物如水化硅酸钙、水化铁铝酸钙等分解,导致Al、Si、Fe三种元素含量随着腐蚀龄期的延长而增大,且侵蚀溶液酸性越强,其含量越高。净浆表层Fe元素含量的不断提高是受蚀表面黄色区域不断扩大、颜色加深的主要原因。在侵蚀性CO2和H+混合溶液侵蚀下的净浆和混凝土,受腐蚀区域会出现分层现象,且存在碳酸钙层,其厚度随着溶液酸性增强而变薄。受蚀区域主要产物为碳酸钙、二氧化硅、凝胶化物质等。提高介质浓度加速腐蚀试验可较准确地模拟现场水质对水泥净浆的腐蚀。基于碳化模型建立了移动边界腐蚀模型,该模型能够较好地对水泥净浆在侵蚀性CO2和H+共同作用下的腐蚀进程进行仿真预测。