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湖北省宜昌至巴东高速公路K64+400-K92+000路段山体破碎带多发育硫铁矿,硫铁矿氧化后形成硫酸型酸性废水,污染地表水、地下水使其显酸性。酸性水能与混凝土中的氢氧化钙,C-S-H等水泥水化产物发生“中和”反应,造成溶出性侵蚀损害混凝土性能,同时破坏钢筋的钝化状态,加速钢筋腐蚀。鉴于此,本文开展了酸性水环境作用下公路工程混凝土的耐久性和防腐蚀技术研究。本文主要研究内容包括:(1)研究了酸性水环境下混凝土性能劣化室内模拟加速试验方法。通过选择不同pH值溶液及其与不同硫酸根离子浓度溶液耦合作为腐蚀介质进行加速试验,结果表明,酸性水腐蚀加速试验不宜选用酸性较强的溶液(pH<2)作为侵蚀介质,并要根据实际的腐蚀环境选择合适的硫酸根离子浓度,因为溶液中硫酸根离子浓度的不同对混凝土材料形成的腐蚀进程有显著差异。酸性水腐蚀下的混凝土性能劣化宜采用能够反映材料内部结构变化和整体性能变化的强度指标来表征,不宜采用仅能表征材料外表受侵蚀情况变化的质量损失、外观形貌指标。(2)混凝土材料组成设计及其在酸性水腐蚀下长期物理力学性能变化规律的试验研究。研究了水泥品种、骨料岩性与水胶比,矿物掺合料种类与掺量、外加剂组分等因素,对混凝土在酸性水作用下的长期物理力学性能的的劣化规律。采用高抗硫酸盐硅酸盐水泥,掺入20-50%的I级粉煤灰或50%以上的S95级矿渣粉,辅助添加适量的憎水剂,提高混凝土的强度等级,均能不同程度改善混凝土的耐酸性水性能。在酸性水(pH≥2)情况下,集料的岩性对混凝土的耐酸性能影响甚微。(3)酸性水环境腐蚀下混凝土性能劣化机理研究。通过X-射线衍射(XRD)、X-射线荧光分析(XRF)以及扫描电子显微镜(SEM)等现代微观分析手段,同时应用热力学方法,探讨了混凝土材料受酸性水腐蚀的机理,认为降低水泥水化产物中C-S-H凝胶的C/S比、降低水泥中A1203含量且提高混凝土的抗渗性能够提高混凝土在酸性水环境下的耐久性能。(4)酸性水环境作用下混凝土防腐施工技术与工程应用。针对依托工程的桥梁桩基的腐蚀类别、腐蚀等级,研究了桥梁桩基混凝土结构的耐久性设计及防腐施工的技术要求,为桩基工程配制了高矿物掺合料掺量、高抗氯离子渗透性的C40高性能混凝土,并开展了酸性水环境下的混凝土现场暴露试验。