氯盐—硫酸盐内外源耦合作用下现浇玄武岩纤维混凝土抗腐蚀性能试验研究

作     者：宋明鸿 

作者单位：塔里木大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王成

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：玄武岩纤维 现浇混凝土 复合盐侵蚀 全浸泡 耐久性 

摘      要：新疆南疆阿克苏地区土壤中SO42-、Cl-等腐蚀性离子含量高,导致本地区许多防洪堤、桥墩、灌注桩等建（构）筑物在混凝土浇筑过程中或混凝土在凝结硬化早期易受盐渍土或者含盐环境水侵蚀,引起结构力学及耐久性能大幅降低,运行维护成本明显增加,给当地经济社会健康快速发展带来了沉重的经济负担。玄武岩纤维具有耐腐蚀性能好、与混凝土的相容性好等优点,被广泛应用于提升混凝土结构的力学和耐久性能。因此,研究现浇玄武岩纤维混凝土在阿克苏地区盐渍土环境下的抗腐蚀性能,对提升本地区混凝土结构的耐久性,延长其实际使用年限,具有重要的理论和工程经济价值。 本文将不同体积掺量（0%、0.1%、0.3%、0.5%）的短切玄武岩纤维和拌合水质量3%的Na Cl试剂掺入混凝土中,开展现浇玄武岩纤维混凝土试件在不同浓度（0%、3%、5%、10%）Na2SO4溶液全浸泡下的抗腐蚀试验,通过分析现浇玄武岩纤维混凝土试件在不同龄期（1d、14d、28d、90d、180d）时的立方体抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量、质量变化率、体积膨胀率、有效孔隙率、硫酸根离子浓度等宏观力学和耐久性能的变化规律,并应用SEM、EDS、XRD、TG/DTG等微观测试分析技术,揭示现浇玄武岩纤维混凝土试件在不同侵蚀龄期时的微观结构及侵蚀产物变化规律,探究现浇玄武岩纤维混凝土在氯盐-硫酸盐内外源耦合腐蚀下的力学及耐久性能退化规律。主要研究结论如下: （1）内掺氯盐后,现浇混凝土中水泥早期的水化速率明显加快,但过快的水化使得混凝土后期强度增长速率放缓,导致试件的宏观耐久性能比基准组试件的差;玄武岩纤维的桥接作用减缓了现浇混凝土内部微裂缝的生成和扩展进程,提升了试件抵抗氯盐-硫酸盐内外源耦合侵蚀的能力。 （2）在硫酸盐溶液中,玄武岩纤维掺量为0.3%试件组的立方体抗压强度和抗折强度均比其它掺量试件组的高,其相对动弹性模量和体积膨胀率变化最为平缓,质量变化率和有效孔隙率最小,试件抵抗氯盐-硫酸盐内外源耦合侵蚀的能力最强。 （3）在10%Na2SO4溶液中,JZ组试件0-5mm处的自由SO42-浓度呈先下降后上升的变化趋势,侵蚀龄期达180d时,各组试件0-5mm处的自由SO42-浓度大小依次为:C10S组试件C5BF10S组试件JZ10S组试件C1BF10S组试件C3BF10S组试件,说明氯盐的掺入增加了SO42-的侵蚀通道,试件的侵蚀破坏程度随之加重。而且,随着玄武岩纤维掺量的增大,试件中SO42-的浓度先减小后增大。 （4）在10%Na2SO4溶液中,180d龄期时,JZ组与C组试件内部结构疏松,裂缝和孔隙中的钙矾石（AFt）和石膏的衍射峰均较高,且产生了新的微裂缝和连通孔,而C3BF组试件中的石膏和钙矾石峰值最低,Ca（OH）2和C-S-H的消耗量最少,说明玄武岩纤维体积掺量为0.3%试件组抵抗氯盐-硫酸盐内外源耦合侵蚀的能力最强,这与前述试件宏观耐久性能评价指标的变化规律一致。