侵蝕性CO2與H+共同作用下混凝土劣化機理研究.pdf

1、在役地下混凝土建筑物、構(gòu)筑物，常常會遭受環(huán)境中一系列復(fù)雜和嚴(yán)酷的腐蝕作用，其中侵蝕性CO2和H+被認(rèn)為是造成腐蝕的兩個主要因素，如福建尤溪街面水電站的地下尾水支洞和量水堰一帶水質(zhì)中含有較高濃度的侵蝕性CO2和H+。這兩種侵蝕介質(zhì)均會破壞混凝土內(nèi)部的堿性環(huán)境，使得水泥水化產(chǎn)物分解，破壞水泥石的結(jié)構(gòu)，同時破壞鋼筋的鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，嚴(yán)重威脅結(jié)構(gòu)安全。鑒于此，本文開展了侵蝕性CO2和H+共同作用下混凝土劣化機理的研究，取得如下主要成果：<

2、br>　　為實現(xiàn)侵蝕性CO2和H+共同作用的腐蝕環(huán)境室內(nèi)模擬，設(shè)計并加工了侵蝕溶液制備裝置，能夠較為方便地制備出不同濃度的侵蝕性CO2和H+混合溶液。
　　采用浸泡的方式，模擬了四種腐蝕環(huán)境（T1-侵蝕性CO2：250mg/L；T2-pH=3、侵蝕性CO2：250mg/L；T3-pH=2、侵蝕性CO2：250mg/L；T4-自來水）對水泥凈漿和混凝土的侵蝕，探討了凈漿和混凝土在不同腐蝕齡期的外觀形貌變化和質(zhì)量變化，運用三維視屏數(shù)字

3、顯微鏡、模擬孔溶液測pH以及碳酸鹽含量測試等方法，研究了凈漿和混凝土在不同腐蝕齡期時的腐蝕深度，并借助 XRF、TG-DTG-DSC以及 XRD等微觀測試手段，研究了四種腐蝕環(huán)境下水泥凈漿試樣不同深度處水化產(chǎn)物的分布特點，在此基礎(chǔ)上，建立了基于碳化模型的移動邊界腐蝕模型。主要結(jié)論為：
　　侵蝕性CO2和H+單一、共同作用都會引起凈漿和混凝土質(zhì)量的明顯損失。在侵蝕性CO2濃度一定時，溶液中H+濃度越高，即酸性越強，試塊質(zhì)量損失越大，

4、受損速率越大，受腐蝕越嚴(yán)重；侵蝕性CO2和H+共同作用比單一的侵蝕性CO2作用對試塊的損傷更大，且酸性越強，損傷越嚴(yán)重。
　　凈漿和混凝土在侵蝕性CO2和H+單一、共同作用下的腐蝕深度都隨著腐蝕時間的延長而增大，且酸性越強，腐蝕深度越大，腐蝕區(qū)域表面結(jié)構(gòu)越疏松而易剝落。
　　侵蝕性CO2和H+共同作用下，凈漿受蝕區(qū)域Ca2+不斷溶出，水泥的水化產(chǎn)物如水化硅酸鈣、水化鐵鋁酸鈣等分解，導(dǎo)致Al、Si、Fe三種元素含量隨著腐蝕齡期

5、的延長而增大，且侵蝕溶液酸性越強，其含量越高。凈漿表層Fe元素含量的不斷提高是受蝕表面黃色區(qū)域不斷擴大、顏色加深的主要原因。在侵蝕性CO2和H+混合溶液侵蝕下的凈漿和混凝土，受腐蝕區(qū)域會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且存在碳酸鈣層，其厚度隨著溶液酸性增強而變薄。受蝕區(qū)域主要產(chǎn)物為碳酸鈣、二氧化硅、凝膠化物質(zhì)等。提高介質(zhì)濃度加速腐蝕試驗可較準(zhǔn)確地模擬現(xiàn)場水質(zhì)對水泥凈漿的腐蝕。基于碳化模型建立了移動邊界腐蝕模型，該模型能夠較好地對水泥凈漿在侵蝕性CO2和H