对透水型生态混凝土在不同浓度硫酸盐干湿循环条件下进行了侵蚀试验,测定了透水型生态混凝土的抗压强度耐蚀系数、相对动弹性模量和质量变化率。并辅以SEM电镜和EDS成分分析,探究了不同浓度硫酸盐侵蚀下试件微观损伤过程和侵蚀破坏规律。试验结果表明:在硫酸盐干湿环境下,透水型生态混凝土的抗压强度耐蚀系数、质量变化率均呈现出先上升再下降的变化趋势。浓度越高,侵蚀破坏的周期越短。通过微观分析发现,试件侵蚀产物多为硫酸钠结晶、钙矾石和石膏以及少量碳化碳硫硅钙石结晶。此外,实验室烘干会加速试件本身和侵蚀结晶碳化,生成碳硫硅钙石结晶。

对浸泡在0.44%和5.00%硫酸钠溶液中水灰比为0.24、0.28和0.32的硬化水泥浆体不同龄期下的膨胀率、质量损失和抗压抗蚀系数等性能进行了研究,并采用差热分析仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对侵蚀产物物相和微结构进行了分析。结果表明:水泥浆体出现由边角向内部逐层侵蚀,导致水泥试件膨胀、开裂和剥落;增加水灰比和环境中硫酸根离子浓度都会加速侵蚀破坏;在高浓度侵蚀环境下,劣化过程包含慢速破坏阶段和快速破坏阶段,石膏的大量形成是引起试件快速破坏的主要原因。

通过对云母粉进行疏水改性处理制备出一种改性粉体,采用该改性粉体制备出具有疏水性能的砂浆,对该砂浆的吸水率、失水率、干湿循环硫酸盐侵蚀条件下的外观、抗压强度、水溶性SO42-的分布进行了研究,并进行了机理分析。结果表明:所制备的改性粉体能降低砂浆的吸水率和失水率,改善硫酸盐侵蚀条件下砂浆试件的表面剥落、开裂和强度损失。

通过快速冻融试验,测试了不同冻融循环次数后钢纤维橡胶混凝土的质量、相对动弹性模量、抗压强度及损伤层厚度,研究了硫酸盐与冻融环境下钢纤维橡胶混凝土的劣化规律与损伤机理。结果表明:钢纤维橡胶混凝土在硫酸盐溶液中的冻融损伤小于未掺钢纤维的橡胶混凝土;钢纤维橡胶混凝土的劣化程度随钢纤维掺量的增加逐渐减小,但当钢纤维掺量为2.0%时,劣化程度明显增大;损伤层厚度可以表征钢纤维橡胶混凝土的内部损伤,随损伤层厚度增加,损伤层混凝土的抗压强度损失明显;硫酸盐与冻融环境下钢纤维橡胶混凝土的抗压强度与损伤层抗压强度存在相关性,根据劣化后钢纤维橡胶混凝土的抗压强度可计算出损伤层抗压强度。

基于机制砂混凝土在隧道工程服役过程中出现的侵蚀破坏现象,采用相同的原材料、配合比进行混凝土加速侵蚀试验,研究了机制砂成分对隧道混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,含有石膏矿物相且石粉含量较多的机制砂制备出的砂浆试件,在低温环境下发生了硫酸盐侵蚀破坏。因此,在低温环境下使用机制砂作为隧道混凝土细骨料时,必须检验并控制其成分,防止其对混凝土的耐久性带来不利影响。

为研究低温环境下石灰岩机制砂及石粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,以掺/未掺石灰岩石粉的机制砂砂浆、掺/未掺石灰岩石粉的天然砂砂浆为模拟对象,结合硫酸盐腐蚀介质及低温环境特点,采用温度(5±1)℃的5%的MgSO4溶液模拟服役环境,对比研究了不同腐蚀龄期(0 d、60 d、90 d、210 d、270 d、360 d)试件的外观和强度变化,并基于XRD、FTIR测试分析了侵蚀产物。结果表明:随着龄期的增长,侵蚀方式由传统的钙矾石型硫酸盐侵蚀逐渐过渡到以碳硫硅酸钙为侵蚀产物的TSA岩侵蚀;石灰岩机制砂和石粉均能促使砂浆产生TSA侵蚀,且石粉的影响更加明显。

对比研究了单一氯盐和硫酸盐-氯盐耦合侵蚀条件下,环氧煤沥青防腐涂层厚度对PCCP蒸养和标养砂浆的Cl-渗透规律;通过抗压耐蚀系数这一指标,评价了涂层厚度和养护方式对砂浆抗硫酸盐-氯盐耦合侵蚀性能的影响。结果表明,相比蒸养砂浆,标养砂浆有更强的抗侵蚀性能;随着环氧煤沥青漆涂层厚度的增加,砂浆的抗侵蚀能力明显增强;在SO42-与Cl-共同侵蚀下,抗压耐蚀系数呈现出先增加后减小的规律;SO42-在侵蚀早期一定程度上会抑制Cl-的扩散,随着侵蚀时间增长,钙矾石大量生成,砂浆内部孔隙率逐渐增大,Cl-扩散速率逐渐增加。

以硫酸盐侵蚀环境中混凝土抗压强度损失为评价指标,结合压汞测孔技术,研究了静养时间、升温速度、恒温时间和恒温温度等蒸养参数对高强混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。研究结果表明,与标准养护相比,蒸养可导致混凝土抗硫酸盐侵蚀性能明显劣化;静养时间的延长对高强混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有明显的改善作用,而过快的升温速度、较长的恒温时间及较高的恒温温度均对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能有不利影响。

补偿收缩混凝土中掺入不同量的纳米SiO2进行抗硫酸盐侵蚀试验,并对其抗压强度和劈裂抗拉强度进行了测定,分析了纳米SiO2掺量对补偿收缩混凝土受硫酸盐侵蚀后压拉性能的影响。结果表明,掺纳米SiO2能有效改善补偿收缩混凝土受硫酸盐侵蚀后的压拉性能,纳米SiO2掺量为0.6%时效果最为理想。双掺0.6%纳米SiO2和1.2%钢纤维还能进一步提高补偿收缩混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。

研究了水灰比为0.44的泵送混凝土在6.0%(质量分数)Na2SO4溶液中浸泡-自然干燥循环以及浸泡-干燥循环后再经冻融循环条件下混凝土的损伤失效规律和特点。结果表明,在浸泡-干燥循环初期,其损伤变量Dm(T)=0,并且相对动弹性模量Erd呈线性增加,但随着浸泡-干燥循环周期的增加,其损伤变量D经历了从0到缓慢增加、再到快速增加的过程,而相对动弹性模量Erd从线性增加转而呈现缓慢下降。与单一的浸泡-干燥循环相比,浸泡-干燥循环与冻融循环的共同作用大大加速了混凝土的损伤进程。