以广东某隧道工程为例,研究了水胶比、矿物掺合料和砂率对混凝土早期抗压强度、抗渗性能、抗氯离子渗透性能和抗溶蚀性能的影响。结果表明:随着水胶比的减小,混凝土早期抗压强度、抗渗性能、抗氯离子渗透性能和抗溶蚀性能均提高;掺入适量的矿物掺合料降低了混凝土的早期抗压强度和抗渗性能,但提高了混凝土的抗氯离子渗透性能和抗溶蚀性能;随着砂率的增加,混凝土的早期抗压强度先降低后提高,抗渗性能、抗氯离子渗透性能、抗溶蚀性能提高,最佳砂率为45%;综合对比得到了各因素对混凝土抗溶蚀性能的提高效果为:水胶比>矿物掺合料>砂率。

利用改造后的击顶式振筛机提供三维扰动,通过线切割内部偏心顶轴,使竖向振幅接近南京长江大桥公路桥桥面的实际振幅;配制C30、C50普通混凝土和掺抗扰动剂的C50混凝土,设计7种扰动制度,研究了各扰动制度对混凝土抗氯离子渗透性能(RCM)的影响。研究结果表明:C30混凝土终凝前1 h受扰动,上部试块RCM值增幅最大,增幅为70.4%;C50混凝土终凝时受扰动,上部试块RCM值增幅最大,增幅为95%;该阶段混凝土的可塑性基本消失,受扰动后局部密实度降低,RCM值增大明显。掺入抗扰动剂可以实现混凝土“初期增稠”与“早期增强”,大幅提升普通混凝土的整体抗扰动性能,相比于自身未扰动组,受各扰动制度后RCM值几乎没有降低。

通过自行设计的离子空间传输试验装置,分析研究了硫酸盐和氯盐的空间传输性能,并通过测试硫酸盐和氯盐共存时产物的组成和形貌,分析硫酸根离子对氯离子固化行为的影响。结果表明,在SO42-与Cl-共存的情况下,Cl-在不同时间和空间传输量较纯溶液时均有减小,说明SO42-会阻碍Cl-的传输;SO42-与Cl-均可与水泥基材料的水化产物发生反应,其中SO42-反应生成AFt,Cl-反应生成Friedel盐,当两者共存时,Friedel盐生成量减少,说明SO42-会减弱Cl-的固化能力,从而减弱混凝土结构中氯盐的腐蚀破坏程度。

通过膨胀率、杨氏模量等宏观性能测试,结合XRD、SEM等微观分析方法,研究了干湿交变条件下内掺和外涂有机硅类材料对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明:内掺和外涂有机硅类材料均能提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。内掺有机硅类材料会降低试件的初始杨氏模量,并且在侵蚀后期生成少量的钙矾石腐蚀产物。在本文采用的试验条件下,有机硅类材料的使用方式对其提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能的作用效果有较大影响,采用外涂的方式其防护效果优于内掺法。

为了考察硫酸盐环境中高温水热养护砂浆的早期性能劣化特征,采用六种不同C_3A含量的水泥制备成砂浆试件(水胶比为0.45),置于60℃的高温水热环境中养护3d后浸泡于10000mg/L硫酸钠溶液中进行了210d浸泡试验。测试了不同侵蚀龄期试件的变形性能及弹性模量。结果表明,随着侵蚀龄期的延长,不同C_3A含量的高温水热养护砂浆试件呈现出先收缩后不断膨胀的规律,而试件的弹性模量则逐渐增大;砂浆试件的长度变化和侵蚀龄期间满足一元二次多项式关系。在210d的硫酸盐侵蚀浸泡条件下,经高温水热养护的高抗硫酸盐水泥砂浆不能有效提高试件的抗硫酸盐侵蚀性能。