硫酸铵环境下砂浆锚固体腐蚀规律的试验研究

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随着《国务院若干意见》的出台,赣南地区工程建设事业将迎来重大发展机遇。而赣南是我国南方离子型稀土的主产区,在矿区内进行土木建设已成必行之势。原地浸矿所需浸出剂硫铵液是一种非常强的腐蚀介质,对矿区内水泥基材构筑物强度与耐久性产生显著影响。针对赣南区域稀土开采后残留硫酸铵的环境问题,需要进一步研究硫酸铵环境下对砂浆锚固体的腐蚀规律、机理以及防腐控制措施等技术问题。本文结合江西省交通厅科技项目(NO.2014C0007)“原地浸矿后稀土公路工程中水泥基材结构物耐久性研究”和江西省自然科学基金项目(NO.20151BAB206054)“原地浸矿对离子型稀土矿区水泥土腐蚀的机理及控制研究”。以寻全高速公路为背景依托,通过室内试验对砂浆锚固体进行相关的研究工作,研究的主要内容如下:(1)通过采用室内浸泡试验,模拟工程腐蚀环境,配置了硫酸铵溶液,研究其在不同水灰比、不同硫酸铵浓度、不同水泥品种、不同腐蚀龄期和不同外加剂等条件下对锚固砂浆物理力学性能的影响,并探讨了硫酸铵环境化学腐蚀机理,得出NH4+型侵蚀引起的溶出和分解作用与SO42-型侵蚀引起的结晶增压作用;同时,运用灰色关联分析影响锚固砂浆抗压强度的诸多因素,并构建了受硫酸铵腐蚀的锚固砂浆抗压强度GM(1,1)预测模型。(2)通过室内试验分别对硫酸铵腐蚀后锚固砂浆-锚杆界面和砂浆锚固体-基体界面上黏结性能的研究,测试了不同水灰比、不同腐蚀龄期和不同硫酸铵浓度条件下,两种界面上粘结滑移的变化曲线;通过表观形态观察与试验测试数据分析,研究了硫酸铵腐蚀环境下锚固砂浆对其两种界面的极限粘结强度与粘结滑移刚度变化规律。(3)通过对5%浓度(NH42SO4溶液腐蚀后锚固砂浆试件进行外观形态观察、抗压强度测试、质量损失变化分析,研究了矿物单、双掺料对锚固砂浆抗硫酸铵腐蚀劣化性能的影响、抗硫酸铵腐蚀机理分析;以及运用灰色关联法分析了矿物掺量对其抗压强度的影响水平,结果表明:单掺50%矿渣、20%粉煤灰和双掺20%粉煤灰+40%矿渣时锚固砂浆抗硫酸铵腐蚀作用效果最佳;并通过扫描电子显微镜(SEM)分析各掺量试样微观结构形貌,并得出了不同掺量的微观结构变化规律。
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