冶金腐蝕環(huán)境下混凝土的劣化機理和修補材料開發(fā)研究.pdf

1、該文以上海寶鋼1<'＃>高爐水渣脫水槽系統(tǒng)和一煉鋼連鑄輥道基礎為工程背景，在結構調查和腐蝕參數(shù)測試分析的基礎上，通過各種微觀結構分析手段，研究這兩種典型的冶金腐蝕環(huán)境下混凝土的劣化機理，同時通過室內模擬試驗和實際工程中試用，開發(fā)出適合于以上兩種腐蝕形式的修補材料。最后，建立介質腐蝕和高熱腐蝕形式下鋼筋混凝土使用壽命的計算模型，并對該模型進行了驗證。 通過腐蝕性介質成分分析、混凝土力學性能和中性化程度試驗以及X射線衍射分析

2、(XRD)、掃描屯子顯微分析(SEM)、紅外光譜分析(IR)和混凝土孔結構分析(PSA)等多種微觀結構測試手段，該文綜合分析了介質腐蝕形式下混凝土腐蝕前后的宏觀性能以及微觀組成和結構的變化，得出氯離子和硫酸根離子的侵入以及混凝土的碳化等因素綜合在一起影響混凝土的物質組成和內部結構，反應生成的二水石膏、水化氯鋁酸鈣、碳酸鈣和單碳鋁酸鈣等礦物的結晶和生長是造成混凝土劣化的主要原因，并指出由于氯離子滲透能力強而且容易導致鋼筋銹蝕，所以氯離子是

3、該環(huán)境下混凝土腐蝕的主要原因。 該文通過有限元方法計算了由于溫度而產生的結構應力分布，計算結果表明當混凝土表面溫度超過110℃時，如不考慮徐變時表層混凝土受到的溫度應力將超過4MPa，這使得表層混凝土很容易因溫度應力而破壞；同時通過X射線衍射分析(XRD)、掃描電子顯微分析(SEM)和混凝土孔結構分析(PSA)等多種微觀結構測試手段，分析了混凝土受熱前后的宏觀性能以及微觀組成和結構的變化，指出混凝土原水化產物如水化硅酸鈣

4、(CSH)凝膠和氫氧化鈣的分解以及膨脹性產物氧化鈣的產生是高熱腐蝕形式下混凝土破壞的內在原因。 根據(jù)介質腐蝕形式的劣化機理，該文以提高修補材料耐腐蝕性能、抗?jié)B透性能、粘結性能和抗裂性能為出發(fā)點，采用添加有機硅改性三元共聚物、增粘劑、孔隙憎水劑等多種聚合物和聚丙烯纖維對原水泥基材料進行改性，使得修補材料的內部微觀結構從單純的水泥水化產物轉變成聚合物和水泥水化產物疊合的空間網狀結構，這種穩(wěn)定的結構能有效抵抗各種介質離子的侵蝕，

5、在實際工程上的試用也顯示出新修補材料良好的使用效果。 根據(jù)高熱腐蝕形式的劣化機理，以“抗”和“放”原則來增強修補材料的耐高熱腐蝕性能，包括提高水泥水化產物的熱穩(wěn)定性、提高修補材料的粘結性能和抗裂性能、引入合適的孔隙來緩解熱膨脹產生的應力等手段，采用添加復合礦物外加劑、聚丙烯纖維和多種聚合物對原水泥基材料進行改性，開發(fā)出能有效抵抗高熱腐蝕的修補材料。實際工程的試用結果表明該修補材料應用2年后不僅具有良好的力學性能，而且這種聚合

6、物和水泥水化產物疊合的空間網狀結構在高熱環(huán)境下仍十分穩(wěn)定，顯示出良好的使用效果。 該文還對介質和高熱腐蝕形式下鋼筋混凝土的使用壽命進行了預測。根據(jù)兩種腐蝕形式的劣化機理，建立以氯離子滲透和鋼筋銹蝕以及溫度影響下的混凝土碳化和鋼筋銹蝕為主體的鋼筋混凝土使用壽命預測模型，并分別對原有材料和新修補材料進行使用壽命預測，預測結果與實際工程相吻合。 介質腐蝕和高熱腐蝕是冶金行業(yè)最常見的兩種腐蝕形式，通過該文對這兩種環(huán)境下混