不同環(huán)境中電場對水泥基材料硫酸鹽侵蝕的影響及機理.pdf

1、硫酸鹽侵蝕是影響水泥基材料耐久性的重要內(nèi)容，同時也是影響因素多變、侵蝕機理復雜和危害嚴重的一種侵蝕。目前關于水泥基材料硫酸鹽侵蝕的種類、影響因素及機理已有深入的研究，同時硫酸鹽與其他因素如氯離子侵蝕、碳化、荷載和堿集料反應等的耦合作用也已有研究和探討。隨著城市地鐵軌道交通建設的發(fā)展，水泥基材料的應用環(huán)境日益嚴峻。城市地鐵采用直流供電系統(tǒng)，牽引線與鋼軌構成回流。鋼軌不可能完全絕緣，因而總有一部分電流經(jīng)由鋼軌向周圍結構中泄漏，從而形成雜散電

2、流。雜散電流不僅自身會對鋼筋混凝土結構產(chǎn)生腐蝕，還能與其他因素共同作用侵蝕水泥基材料。本文采用硫酸鹽全浸泡、硫酸鹽半浸泡和土壤環(huán)境中硫酸鹽全浸泡分別來模擬地鐵環(huán)境中鐵軌處水泥基材料所處的不同環(huán)境。采用脈沖儀產(chǎn)生電壓強度為30V，脈沖周期20s的外加電場來模擬雜散電流，同時選用硫酸鈉作為侵蝕溶液，研究電場對水泥基材料硫酸鹽侵蝕的影響及機理。試驗分析了不同環(huán)境中試件在不同齡期時的破壞等級，表征硫酸鹽和電場共同作用對水泥基材料的破壞；測試了水

3、泥基材料抗壓強度，并與基準試件對照計算抗蝕系數(shù)，以此表征不同環(huán)境中水泥基材料力學性能的變化規(guī)律；利用硫酸鋇重量法測試試件內(nèi)部硫酸根離子分布規(guī)律，并考慮了水膠比、硫酸鹽濃度和礦物摻合料種類和摻量對硫酸根離子傳輸特性的影響；應用掃描電子顯微鏡（SEM）/能譜儀（EDS）對侵蝕產(chǎn)物進行定性分析，并借助 X射線衍射（XRD）分析侵蝕產(chǎn)物。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①未加電場時，水泥基材料的硫酸鹽侵蝕較緩慢，試驗齡期內(nèi)的最大破壞等級為6，施

4、加電場后水泥基材料硫酸鹽侵蝕明顯加速，5個月性能就已有明顯變化，最大破壞等級為9，同時在抗蝕系數(shù)、硫酸根離子遷移量和侵蝕產(chǎn)物產(chǎn)量和種類上也都得到了體現(xiàn)。②水泥基材料硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物主要為鈣礬石和石膏，它們吸水膨脹導致水泥基材料破壞。影響侵蝕產(chǎn)物種類的主要因素是硫酸根離子的濃度，硫酸根離子濃度較小時侵蝕產(chǎn)物以鈣礬石為主，硫酸根離子較大時則以石膏為主。③不同環(huán)境中，水泥基材料硫酸鹽侵蝕的規(guī)律類似，但反應產(chǎn)物和侵蝕程度不同，相同配比條件下，水泥

5、基材料的硫酸鹽侵蝕破壞程度為：硫酸鹽溶液半浸泡>硫酸鹽全浸泡>土壤環(huán)境硫酸鹽全浸泡。④本文建立了在土壤環(huán)境中，以抗壓強度為指標，考慮水膠比、硫酸鹽濃度、礦物摻合料種類和摻量的抗硫酸鹽侵蝕耐久壽命T的指數(shù)衰減預測模型：此處為公式：當?shù)V物摻合料為粉煤灰時：α=3.24，β=-0.0069；當?shù)V物摻合料為石灰石粉時：α=3.27，β=0.007。⑤根據(jù)預測模型，電場作用下水泥基材料硫酸鹽侵蝕速度加快，相應的耐久壽命也會縮短。同時，摻加粉煤灰和