嚴重酸雨環(huán)境下混凝土性能與環(huán)境性評價.pdf

1、酸沉降、酸雨是人類活動引起的嚴重環(huán)境污染。對生態(tài)環(huán)境和建筑帶來極大危害，也加速混凝土結構的腐蝕，已列為世界嚴重公害前三位。我國酸雨地區(qū)達30％，酸雨pH值在5.6以下。而快速發(fā)展的水泥行業(yè)給環(huán)境帶來嚴重的破壞。有效利用工業(yè)廢渣、減小環(huán)境污染，配制嚴酷環(huán)境下高耐久混凝土是可持續(xù)循環(huán)經濟的一個重要環(huán)節(jié)，也是建設節(jié)約型經濟社會與可持續(xù)發(fā)展的必要保證。 本文針對上述問題，結合國家西部十大重點工程之一的重慶輕軌主體結構混凝土百年耐久性研究

2、項目，對嚴重酸雨環(huán)境下的混凝土進行了研究，并對混凝土的環(huán)境性進行了評價，得出的研究結論和成果如下： (1) 高性能混凝土的可持續(xù)發(fā)展，應在其定義中增加環(huán)境協(xié)調性的新內容及評價方法，即對其使用的組分結合環(huán)境進行選擇，要求生產過程、最終產品和再循環(huán)應用都應與環(huán)境相協(xié)調，加入新組分，進行環(huán)境修復，以實現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)與協(xié)調。并對發(fā)展高性能混凝土環(huán)境協(xié)調性的途徑進行了分類。 (2) 重慶是世界酸雨污染代表地區(qū)之一，重慶空氣

3、污染特點主要表現(xiàn)為高濃度的二氧化硫污染，降水的pH最小值為2.85，降水的年平均值為4.14～4.76，酸雨pH平均值為4.14～4.55，酸雨頻率范圍為93.7％～34.7％。常年降雨水的pH值屬于對混凝土強侵蝕及特強侵蝕作用范圍。對象重慶輕軌這樣的重要結構工程就必須進行酸雨對其耐久性的影響研究。 (3) 本文運用生命周期評價方法（LCA）進行了對摻加鈦渣、鋰渣與煅燒磨細煤矸石混摻以及摻復合TG粉的新型混凝土研究，并與同強度等

4、級的混凝土的環(huán)境性進行了評價，由于這幾種渣體的填充效應與增強效應，在相同強度等級時，水泥用量大幅度降低，未資源化的渣體大量使用，從而有效地改善了混凝土的環(huán)境性能。提高了混凝土的耐久性，延長了混凝土的使用年限，實現(xiàn)了混凝土與環(huán)境的協(xié)調。 (4) 結合嚴重酸雨地區(qū)的實際情況，采用周期浸泡和噴淋方法對混凝土進行耐酸性實驗，根據(jù)混凝土的強度損失、重量損失與中性化深度，定性地評價混凝土的耐酸性。 (5) 由于鈦渣、鋰渣、TG復合渣

5、礦物摻合料的火山灰效應、填充效應、強度效應與超疊加效應，摻加有鈦渣、鋰渣及TG粉的水泥，水化產物的火山灰反應，形成具有網絡結構致密的C-S-H凝膠，改善了水泥石的孔結構，使水泥漿與集料界面變得密實。水泥石的總孔隙（孔徑37.5 ? -75000 ?）與有害孔明顯減少，毛細孔半徑變小，凝膠孔增加。隨著水化硬化時間的延長，水泥石的孔隙率、孔徑分布及其物理狀態(tài)也相應改善。 (6) 堿鈦渣－礦渣混凝土90天強度達到88MPa，120天強

6、度超過90MPa。用水泡鈦渣作骨料的堿鈦渣－礦渣混凝土，28天抗壓強度為55 Mpa ，120天抗壓強度超過80MPa。采用蒸汽、蒸壓養(yǎng)護時，各組強度均超過標養(yǎng)90天的強度，其中堿鈦渣增長率高達16.2％。堿鈦渣－礦渣砂漿、混凝土試件的耐酸蝕能力比普通硅酸鹽水泥砂漿、混凝土的耐酸蝕能力強。鈦渣與硅灰都可使混凝土的抗氯離子滲透的性能得到提高。但堿鈦渣－礦渣混凝土的抗氯離子滲透性能比堿礦渣混凝土差。用礦渣、鈦渣作摻合料時，混凝土或砂漿試件的

7、抗碳化性能降低。 (7) 煅燒煤矸石粉與鋰渣復摻時，煅燒煤矸石與鋰渣各摻10％，無論工作性還是強度，都是最好的。當煅燒煤矸石粉摻量為10％，鋰渣為40％的L4組，雖然強度低于L1，但28天抗壓強度達102MPa，180天抗壓強度達到了113MPa。由于大量取代水泥（取代量達50％），使這兩種利用率低的工業(yè)廢渣資源化，其經濟效益和環(huán)境效益非常顯著。 (8) 煅燒煤矸石粉與鈦渣復摻，煤矸石粉摻量10％，鈦渣為20％的T2組，

8、后期強度發(fā)展最好。28天抗壓、抗折強度分別為10.8MPa、12.3MPa，180天抗壓、抗折強度分別為123MPa、13.9MPa。 (9) 隨TG復合粉的摻量增加，混凝土的早期強度有所降低，但最低的TG-50，3天的強度也達到79 Mpa，28天超過空白。這對減少水泥用量，節(jié)約水泥，減小混凝土的環(huán)境負荷非常有利。摻入碳纖維后，由于減少了混凝土中的裂縫出現(xiàn)，其抗壓、抗折強度都有所提高。 (10) 摻TG復合礦物摻合料的

9、混凝土試件，摻量增加，其耐酸性能增加，不過摻量在30％～50％之間變化不明顯。摻30％ TG復合摻合料和12％苯丙乳液的混凝土試件的耐酸性能最好，這也印證了聚合物乳液可以提高混凝土的耐酸性。碳纖維的摻入，混凝土表面與內部裂縫明顯減少，耐酸性、抗氯離子的滲透能力和耐人工海水浸-烘能力提高，能運用于嚴酷環(huán)境下的混凝土工程。 (11) 摻入TG復合礦物摻合料后，混凝土的碳化抗能力較空白的都有所下降。但只要水灰比小，強度高，摻TG復合礦