干湿循环与盐湖卤水侵蚀喷射混凝土耐久性试验研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qg20090908
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喷射混凝土广泛应用于地下工程、边坡工程、基坑工程和加固工程等领域。随着近年来隧道与地下工程建设的不断增长,喷射混凝土隧道衬砌的应用也越来越多。盐湖在我国的分布较为广泛,而盐湖卤水中所富含的硫酸盐、氯盐和镁盐正是导致混凝土劣化的主要因素。盐湖卤水侵蚀喷射混凝土过程中,侵蚀性离子通过喷射混凝土初始孔隙及微裂纹进入其内部,形成由表及里、由轻及重的侵蚀模式,使其膨胀、剥落和开裂,最终导致喷射混凝土发生破坏。而处在盐湖卤水水位变动区的混凝土,将同时遭受干湿循环和盐湖卤水共同作用,无疑会加重其侵蚀劣化。因此,开展干湿循环和盐湖卤水共同作用下喷射混凝土性能退化规律和损伤劣化机理研究,对于盐湖环境下喷射混凝土结构耐久性评估具有重要意义。论文采用理论分析与室内加速试验相结合,宏观试验与细观、微观分析相结合的研究方法,研究干湿循环和盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土的性能退化规律和损伤劣化机理,旨在为盐湖环境下喷射混凝土结构耐久性评估提供理论依据。主要研究内容如下:(1)开展盐湖卤水侵蚀喷射混凝土宏观物理性能试验研究,分析了施工工艺和掺加钢纤维对盐湖卤水侵蚀喷射混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度和损伤层厚度的影响。研究了干湿循环和盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土质量损失率、相对动弹性模量、相对抗压强度和损伤层厚度随侵蚀龄期的变化规律,并对比分析了试件体积、盐结晶和表面裂缝宽度变化,对其损伤劣化过程进行多方面综合评价。(2)开展盐湖卤水侵蚀喷射混凝土孔隙液离子浓度试验研究,考虑施工工艺和掺加钢纤维对喷射混凝土离子浓度分布及扩散的影响,将喷射混凝土孔隙液中pH、Cl-、SO-42、Ca2+和Na+作为分析对象,通过电化学分析法测量pH、Cl-、Ca2+和Na+的浓度,并采用硫酸钡重量法测量SO-42浓度,研究了干湿循环和盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土,在相同侵蚀龄期下孔隙液中pH、Cl-、SO-42、Ca2+和Na+浓度随深度的变化规律,同时深入研究了Cl-在喷射混凝土内的扩散规律,并验证了Cl-扩散系数随侵蚀龄期的变化规律。(3)开展盐湖卤水侵蚀喷射混凝土细观孔结构试验研究,分析了施工工艺和掺加钢纤维对盐湖卤水侵蚀环境下喷射混凝土孔结构特征的影响,采用孔结构分析仪,研究了干湿循环和盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土表面含气量和孔隙弦长频率随孔隙弦长的变化规律,同时对表征喷射混凝土孔结构形态的参数进行测试,研究了含气量、比表面积、孔隙间距系数、孔隙频率、孔隙平均弦长和胶凝材料与空气比随侵蚀龄期的变化规律。(4)开展盐湖卤水侵蚀喷射混凝土微观结构试验研究,采用X射线衍射分析(XRD)、综合热分析(TG-DSC)、傅立叶红外光谱分析(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM-EDS)微观测试技术手段,分析了盐湖卤水侵蚀环境下喷射混凝土微观结构的演变、内部矿物组成的变化、侵蚀产物的成分和微观形貌的改变。研究了干湿循环和盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土物相组成、微观形貌随侵蚀龄期的变化规律,同时着重分析了其侵蚀劣化的微观机理。
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