嚴(yán)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(yán)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(jié)構(gòu)的腐蝕，已列為世界嚴(yán)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(yán)重的破壞。有效利用工業(yè)廢渣、減小環(huán)境污染，配制嚴(yán)酷環(huán)境下高耐久混凝土是可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟的一個重要環(huán)節(jié)，也是建設(shè)節(jié)約型經(jīng)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(jié)合國家西部十大重點工程之一的重慶輕軌主體結(jié)構(gòu)混凝土百年耐久性研究

2、項目，對嚴(yán)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(jié)論和成果如下： (1) 高性能混凝土的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)在其定義中增加環(huán)境協(xié)調(diào)性的新內(nèi)容及評價方法，即對其使用的組分結(jié)合環(huán)境進行選擇，要求生產(chǎn)過程、最終產(chǎn)品和再循環(huán)應(yīng)用都應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)，加入新組分，進行環(huán)境修復(fù)，以實現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)與協(xié)調(diào)。并對發(fā)展高性能混凝土環(huán)境協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)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(fù)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(yīng)與增強效應(yīng)，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(diào)。 (4) 結(jié)合嚴(yán)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(fù)合渣

5、礦物摻合料的火山灰效應(yīng)、填充效應(yīng)、強度效應(yīng)與超疊加效應(yīng)，摻加有鈦渣、鋰渣及TG粉的水泥，水化產(chǎn)物的火山灰反應(yīng)，形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密的C-S-H凝膠，改善了水泥石的孔結(jié)構(gòu)，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(yīng)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(biāo)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(fù)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(dāng)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(jīng)濟效益和環(huán)境效益非常顯著。 (8) 煅燒煤矸石粉與鈦渣復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(nèi)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(yán)酷環(huán)境下的混凝土工程。 (11) 摻入TG復(fù)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(fù)合礦