【摘 要】
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在岛礁基础设施建设过程中,存在着建筑材料匮乏、远距离运输成本高等问题,这在很大程度上制约了岛礁的开发和建设。采用岛礁珊瑚碎屑作为骨料制备珊瑚骨料混凝土,可在一定程度缓解岛礁工程建设的原材料难题。岛礁混凝土结构濒水构件常年半浸泡在海水中,其中一部分常暴露于海洋热湿气候环境中,另一部分浸没于海水中。因此,研究半浸泡海水中珊瑚骨料混凝土Cl-传输行为并建立其传输模型,对保证濒水基础设施耐久性具有十分重要
【基金项目】
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国家自然科学基金重大项目(51590914); 国家自然科学基金项目(51808438);
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在岛礁基础设施建设过程中,存在着建筑材料匮乏、远距离运输成本高等问题,这在很大程度上制约了岛礁的开发和建设。采用岛礁珊瑚碎屑作为骨料制备珊瑚骨料混凝土,可在一定程度缓解岛礁工程建设的原材料难题。岛礁混凝土结构濒水构件常年半浸泡在海水中,其中一部分常暴露于海洋热湿气候环境中,另一部分浸没于海水中。因此,研究半浸泡海水中珊瑚骨料混凝土Cl-传输行为并建立其传输模型,对保证濒水基础设施耐久性具有十分重要的意义。本文以南海岛礁极端热湿气候环境为背景,针对半浸泡于海水中的混凝土构件耐久性劣化现象,考虑多种离子共同作用的影响,分别研究了Cl-,Cl-与SO42-共存以及Mg2+、Cl-与SO42-三种离子共存时珊瑚骨料混凝土在“灯芯效应”下的Cl-三维传输规律,并建立了相应的传输模型。(1)研究了半浸泡环境“灯芯效应”下单一Cl-侵蚀后珊瑚骨料混凝土的表观形貌、质量变化率、Cl-含量、孔隙溶液p H值和物相组成变化,建立了“灯芯效应”下氯盐侵蚀珊瑚骨料混凝土氯离子传输模型。结果表明,Cl-在珊瑚骨料混凝土内呈类似抛物面分布,其含量与侵蚀龄期成正比;随Cl-侵蚀龄期的增长,混凝土孔隙溶液中p H值逐渐减小,试件内侵蚀产物Friedel’s盐含量逐渐增多。掺合料对珊瑚骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力的提高作用依次为:硅灰>粉煤灰>矿渣。(2)开展了半浸泡“灯芯效应”下Cl-与SO42-共存时珊瑚骨料混凝土的表观形貌、质量变化率、Cl-含量、孔隙溶液p H值和物相组成变化的研究。考虑SO42-对Cl-传输的影响,建立了Cl-与SO42-共存时的氯离子传输模型。研究结果表明,由于SO42-与Cl-的共同作用,试件表面形成了大量较明显的团状白色晶体;侵蚀前期,混凝土质量增长较缓慢,后期质量增加速率加快;SO42-对Cl-的传输表现为先抑制后促进,侵蚀前期,混凝土内Cl-浓度小于氯盐侵蚀,侵蚀后期,试件内Cl-浓度反而高于氯盐侵蚀;由于SO42-的存在,侵蚀前期,混凝土孔隙溶液中p H值降低较明显,后期降低较缓慢;侵蚀产物主要有Friedel’s盐、石膏和钙矾石。掺合料对珊瑚骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力的提高作用依次为:硅灰>矿渣>粉煤灰。(3)对“灯芯效应”下Mg2+、Cl-、SO42-三种离子共存时珊瑚骨料混凝土的表观形貌、质量损失率、Cl-含量、孔隙溶液p H值和物相组成变化进行了研究。考虑SO42-和Mg2+对Cl-传输的影响,建立了多离子共同侵蚀珊瑚骨料混凝土氯离子传输模型。研究结果表明,由于Mg2+、SO42-与Cl-的共同作用,试件表面形成了少量颗粒状白色晶体;Mg2+降低了试件质量增长速率,抑制了Cl-在珊瑚骨料混凝土中的传输,其混凝土内Cl-浓度小于SO42-与Cl-共同作用下的Cl-浓度;侵蚀产物主要有Mg(OH)2、Friedel’s盐、石膏和钙矾石等。掺合料对珊瑚骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力的提高作用依次为:硅灰>粉煤灰>矿渣。
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