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浙江大学学报(工学版)
浙江大学学报(工学版)  2021, Vol. 55 Issue (3): 539-547    DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.03.014
土木与交通工程     
高渗透压-硫酸盐侵蚀下混凝土时空劣化
李睿鑫1(),邹贻权1,*(),胡大伟2,周辉2,王冲2,周永祥3,王祖琦3
1. 湖北工业大学 土木建筑与环境学院，湖北 武汉 430068
2. 中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北 武汉 430071
3. 中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013
Spatiotemporal deterioration of concrete under high osmotic pressure and sulfate attack
Rui-xin LI1(),Yi-quan ZOU1,*(),Da-wei HU2,Hui ZHOU2,Chong WANG2,Yong-xiang ZHOU3,Zu-qi WANG3
1. School of civil architecture and environment, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
2. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
3. China Academy of Building Sciences Limited Company, Beijing, China 100013
 全文: PDF(1998 KB)   HTML
摘要：

为了模拟研究混凝土海水环境下的侵蚀损伤及劣化规律，采用质量分数10% Na2SO4溶液对混凝土试样进行不同渗透压和不同时长下的室内侵蚀试验. 结合微米压痕试验、CT扫描试验和电子显微镜扫描试验，对高渗透压-硫酸盐耦合侵蚀作用下混凝土的侵蚀损伤及微观力学性能进行研究. 试验结果显示，渗透压加速了离子迁移，主要起到了促进化学侵蚀作用. 渗透压越大，混凝土化学损伤速率越快，侵蚀深度越深；骨料与砂浆胶结处是易侵蚀、易破坏的薄弱点；混凝土内部孔隙易生成水化产物，高渗透压下容易生成大量短柱状石膏晶体及细密的针状钙矾石晶体.
关键词： 高渗透压;  硫酸盐侵蚀;  混凝土;  微米压痕;  微观力学    
Abstract:

10% Na2SO4 with mass fraction solution was used to carry out indoor corrosion tests under different osmotic pressures and different lengths of concrete samples, in order to simulate the corrosion damage and degradation of concrete under seawater environment. Combined with micro indentation test, CT scanning test and SEM test, the corrosion damage and micromechanical properties of concrete under the action of high osmotic pressure sulfate coupling corrosion were studied. Experimental results show that osmotic pressure accelerates ion migration and mainly promotes chemical erosion. The higher the osmotic pressure, the faster the chemical damage rate of concrete, the deeper the erosion depth; the cementation of aggregate and mortar is the weak point which is easy to be eroded and destroyed; the hydration products are easy to form in the internal pores of concrete, and more short column gypsum crystals and more fine needle ettringite crystals are formed under higher osmotic pressure.
Key words: high osmotic pressure    sulfate attack    concrete    micro indentation    micromechanics
收稿日期: 2020-02-21 出版日期: 2021-04-25
CLC:  TV 331  
基金资助: 国家重点研发计划资助项目（2018YFC0809600，2018YFC0809601）；国家自然科学基金资助项目（51779252）；湖北省技术创新专项资助项目（2017AAA128）；湖北省自然科学基金资助项目（2018CFA013）
通讯作者: 邹贻权     E-mail: 917932422@qq.com;zouyq@mail.hbut.edu.cn
作者简介: 李睿鑫(1995—)，女，硕士生，从事地下结构多场耦合方向研究. orcid.org/0000-0002-2461-2461. E-mail： 917932422@qq.com
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李睿鑫
邹贻权
胡大伟
周辉
王冲
周永祥
王祖琦

引用本文:

李睿鑫,邹贻权,胡大伟,周辉,王冲,周永祥,王祖琦. 高渗透压-硫酸盐侵蚀下混凝土时空劣化[J]. 浙江大学学报(工学版), 2021, 55(3): 539-547.

Rui-xin LI,Yi-quan ZOU,Da-wei HU,Hui ZHOU,Chong WANG,Yong-xiang ZHOU,Zu-qi WANG. Spatiotemporal deterioration of concrete under high osmotic pressure and sulfate attack. Journal of ZheJiang University (Engineering Science), 2021, 55(3): 539-547.

链接本文:

http://www.zjujournals.com/eng/CN/10.3785/j.issn.1008-973X.2021.03.014    或    http://www.zjujournals.com/eng/CN/Y2021/V55/I3/539

参数 符号 数值 单位 ω/%
强度等级 C50 ? ? ?
凝胶材料 BM 420 kg/m3 ?
水胶比 r 0.35 ? ?
水泥 CT 189 kg/m3 45
粉煤灰 FA 105 kg/m3 25
矿渣粉 SP 126 kg/m3 30
砂 S 775 kg/m3 43
减水剂 WR 4.2 kg/m3 1
密度 ρ 2395 kg/m3 ?
表 1  试样混凝土参数
t/d n0/块 n1/块 n2/块
0 1 0 0
5 2 2 2
10 2 2 2
60 2 2 2
180 2 2 2
表 2  侵蚀试验样品数
图 1  高渗透压-硫酸盐侵蚀实验现场
图 2  数显混凝土抗渗仪器示意图
图 3  自动磨抛机和抛磨液
图 4  NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪
图 5  微米压痕仪
图 6  微米压痕试验试样尺寸
图 7  维氏压头压痕截面示意图
图 8  微米压痕试验典型加-卸载曲线
图 9  未侵蚀混凝土弹性模量分布图
图 10  0.7-5 d混凝土弹性模量分布图
图 11  0.7-10 d混凝土弹性模量分布图
图 12  0.7-60 d混凝土弹性模量分布图
图 13  0.7-180 d混凝土弹性模量分布图
图 14  1.4-5 d混凝土弹性模量分布图
图 15  1.4-10 d混凝土弹性模量分布图
图 16  1.4-60 d混凝土弹性模量分布图
图 17  1.4-180 d混凝土弹性模量分布图
图 18  不同渗透压不同侵蚀天数混凝土弹性模量走势（0~3 mm侵蚀区域）
图 19  弹性模量与侵蚀深度的关系
图 20  不同渗透压下8、6、4、2和0 mm侵蚀深度处CT切片
图 21  不同渗透压下侵蚀试样电镜扫描图像
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