受硫酸盐腐蚀混凝土微观结构分析.pdf
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1、2 0 2 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 4 1卷第2期 2 0 1 5年 4月 受硫酸盐腐蚀混凝土微观结构分析 段德峰, 黄显冲, 王晓川 ( 中交二公局第四工程有限公司, 河南 洛阳4 7 1 0 1 3 ) 摘要: 为探讨硫酸盐腐蚀条件下混凝土微观结构的变化规律, 采用干湿交替的实验室加速腐蚀方法对混凝土试 件进行腐蚀。通过压汞试验( MI P ) 测定了不同腐蚀时间混凝土的孔隙率 , 分析了孔径分布的变化规律; 使用扫描电 镜( S E M) 观测了不同腐蚀时间混凝土微观结构的变化, 运用分形理论对不同腐蚀
2、时间混凝土表观裂缝特征进行了 分析; 采用能谱分析( E D S ) 测试了不同腐蚀时间混凝土内部相对元素含量的变化。结果表明: 硫酸盐腐蚀混凝土 的孔隙率先减小后增大, 裂缝分维数逐渐增大, 元素含量变化显著 , 微观结构完整性遭到破坏, 这与混凝土宏观力 学性能的退化相吻合。 关键词: 混凝土; 硫酸盐; 腐蚀; 微观结构 ; 孔隙率; 分形特征; 相对元素含量 中图分类号 : T U 5 2 8 3 3 文献标 志码 : A 文章编号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 5 ) 0 2 2 0 2 0 6 M i c r o s t r u c t u r e a na l
3、 y s i s o f c o n c r e t e u n d e r s u l f a t e c o r r o s i o n DUAN De f e n g HUANG Xi a n c h o n g, WANG Xi a o c h u a n ( C C C C S H E C F o rt h E n g i n e e ri n g C o , L t d , L u o y a n g 4 7 1 0 1 3 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T o a n a l y z e t h e c h a n g e o f mi c r o
4、 s t r u c t u r e o f c o n c r e t e u n d e r s u l f a t e c o r r o s i o n, c o n c r e t e s a mp l e s e x p o s e d t o t h e s u l f a t e s o l u t i o n i n we t d r y c y c l e s we r e p r e p a r e d i n t h e l a b o r a t o ry Me r c u ry i n t r u s i o n t e s t , S E M EDS an aly
5、 s e s we r e p e rf o r me d o n t h e s a mp l e s e x p o s e d t o t h e s u lf a t e s o l u t i o n f o r a c e r t a i n p e ri o d s P o r e s t ru c t u r e a n d p o r o s i t y r a t i o o f the c o n c r e t e s a mp l e s for v a r i o u s p e rio d s w e r e o b t a i n e d Mi c r o s
6、t ruc t u r e a n d c h e mi c al c o mp o u n d s i n t h e s a mp l e s for v a r i o u s p e ri o d s w e r e a c h i e v e d F r a c t al t h e o ry wa s u s e d t o d e s c rib e t h e c r a c k o f c o n c r e t e u n d e r t h e s u lf a t e c o r r o s i o n T h e r e s u l t s i n d i c a t
7、 e d t h a t t h e p o r o s i t y r a t i o o f c o n c r e t e s u f f e r e d t o s u l f a t e c o rr o s i o n fi r s t d e c r e a s e d a n d t h e n i n c r e a s e d Df o f s u r f a c e c r a c k s o f c o n c r e t e u n d e r t h e s u lf a t e c o rr o s i o n i n c r e a s e d and r e
8、l a t i v e c o n t e n t o f e l e me n t s c h a n g e d o b s e r v a b l y T h e i n t e g r i t y o f mi c r o s t r u c t u r e o f c o n c r e t e u n d e r s u lf a t e c o r r o s i o n w a s d e s t r o y e d, w h i c h i s t o t all y c o rre s p o n d s w i t h t h e d e g r a d a t i o
9、n o f ma c r o me c h an i c al p r o p e r t i e s Ke y wo r d s c o n c r e t e ; s u l f a t e ; C O I T O S i O n; mi c r o s t ruc t u r e ; p o r o s i t y; f r a c t a l f e a t u r e ; c h e mi c a l c o mp o u n d s 0前言 混凝 土结构在服役期间 , 受到实 际环境中的氯 离子扩散、 硫酸盐侵蚀、 混凝土碳化等腐蚀作用, 导 致混凝土耐久性退化 , 结构使用性能下
10、降。经调查 , 硫酸盐腐 蚀 已经 成 为混凝 土 结 构老 化 的 主要 病 因 。混凝土发生硫酸盐侵蚀 , 产生盐结晶加速硬 化水泥浆的溶解 , 同时硫酸盐 中的阳离子与钙离子 发生置换反应, 产生石膏等体积膨胀的产物, 混凝土 微观结构必然发生变化, 最终导致混凝土宏观力学 性能的退化 J 。如何定性分析硫酸盐腐蚀条件下 混凝土微观结构 的变化 规律 已经成为研究热点 , 相 关试验研究亟待开展。 收稿 日期 : 2 0 1 4 - 0 3 _ 2 4 作者简介 : 段德 峰( 1 9 7 5一), 男 , 河南辉 县人 , 高级工程师 , 主要从事 公 路桥梁材料技术研究与施工管理工作
11、 。 基金项 目: 新疆交通运输厅 重点 项 目( 新 疆高盐 地区 防盐腐蚀 混凝 土施 工技术研究 ) E ma i l : 8 4 3 3 8 2 4 9 q q c o n 目 前的研究主要集中在受硫酸盐腐蚀后混凝土 微观结构形貌 的变化 引, 而微观结构形貌的变化是 由于 昆 凝土内部晶体结构组成发生改变, 即相对元 素含量发生改变 , 分析混凝 土内部相对元 素含量 的 变化有助于理解硫酸盐腐蚀的发生和混凝土宏观耐 久性能退化 。同时, 由于硫酸盐腐蚀产物的堆积 , 混 凝土内部的微观孔隙结构特征发生变化 , 硫 酸盐 腐蚀条件下混凝土的孔隙率研究还鲜有报道。 本文采用干湿交替的实
12、验室加速腐蚀方法, 对 不同腐蚀时间的混凝土试件分别进行压汞试验、 扫 描电镜试验 、 分形分析和能谱分析 , 旨在探讨硫酸盐 环境下混凝土孑 L 隙特征 、 微观结构、 裂缝分布和相对 元素含量的变化规律, 从微观尺度揭示受硫酸盐腐 蚀的混凝土耐久性的劣化机理 。 1 试 验过程 1 1 试验材料 本试验采用商用混凝土, 制备试件尺寸为 1 5 0 四川建筑科学研究 第 4 1 卷 呈现灰 白色 , 细集料与砂浆交界并不明显 , 表面较为 平滑 , 砂浆基本无剥落现象 。腐蚀 6 O个循环后 , 表 面颜色逐渐变黄变暗, 开始出现麻面 , 局部有砂浆剥 落。随着腐蚀试件的延长, 砂浆大量剥落
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- 硫酸盐 腐蚀 混凝土 微观 结构 分析
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