【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,基礎建設的不斷完善,以及西部大開發(fā)戰(zhàn)略和“一帶一路”理念的實施,公路、橋涵等大型混凝土構筑物向著西北地區(qū)不斷延伸。由于西北氣候條件惡劣,干寒大蒸發(fā)量的鹽漬土分布廣闊,因此在鹽漬土地區(qū)修建公路、橋涵等大型混凝土結構的技術要求更高。這是由于混凝土在如此惡劣的自然環(huán)境下,其耐久性需要經(jīng)受更加嚴苛的考驗,例如抗氯鹽侵蝕、抗凍融、抗硫酸鹽侵蝕等耐久性問題。而在西北鹽漬土地區(qū),鹽漬土中最常見的高含量鹽就是硫酸鹽,在該地區(qū)進行混凝土結構基礎建設,如何提高抗硫酸鹽侵蝕性能是一個迫在眉睫、亟待解決的重要課題。白明高速地處氣候干寒,大蒸發(fā)量的鹽漬土區(qū)域,沿線分布有鹽湖,且地表泛堿現(xiàn)象嚴重,這對白明高速所使用的混凝土材料提出了更嚴苛的要求。本文充分考慮工程現(xiàn)場實際情況,運用實驗室恒溫箱等儀器模擬現(xiàn)場氣溫條件,設計了以下幾個方面的研究內容來探討如何提高該地區(qū)混凝土抗硫酸鹽侵蝕性能:(1)以現(xiàn)場實際環(huán)境溫度為依據(jù),制定合理的室內干濕循環(huán)加速試驗來模擬白明高速現(xiàn)場干寒、大蒸發(fā)量的侵蝕環(huán)境,用室內試驗水泥砂漿試塊的被腐蝕狀況來判斷各自的抗硫酸鹽侵蝕能力。(2)對比不同水膠比、不同礦物摻合料摻量、不同水泥的水泥砂漿在低溫干濕循環(huán)條件下的抗硫酸鹽侵蝕性能。(3)分析試塊的外觀變化以及抗折強度、抗壓強度、相對動彈模、質量損失率等指標在不同侵蝕齡期下的變化規(guī)律。(4)以抗折強度抗蝕系數(shù)、抗壓強度抗蝕系數(shù)、相對動彈模、質量損失率四個指標作為依據(jù),分別分析水泥砂漿的抗侵蝕性能。(5)將干濕循環(huán)試驗結束后的試塊取樣,做SEM、EDS和XRD分析,分析硫酸鹽侵蝕后的微觀產(chǎn)物,對低溫干濕循環(huán)條件下的硫酸鹽侵蝕機理進行分析。通過測試不同侵蝕齡期水泥砂漿的宏觀指標和微觀產(chǎn)物,對比分析各指標的變化規(guī)律,研究表明:在低溫干濕循環(huán)條件下,隨著水膠比的降低,水泥砂漿抗硫酸鹽侵蝕性能明顯提高;0.5水膠比情況下,復摻礦物摻合料使水泥砂漿抗蝕性降低,0.36水膠比情況下,復摻礦物摻合料明顯提高了水泥砂漿抗蝕性,且5℃條件下,復摻3%硅灰+15%礦粉的砂漿抗蝕性優(yōu)于復摻1%硅灰+15%礦粉抗蝕性,10℃條件下,復摻1%硅灰+15%礦粉的砂漿抗蝕性優(yōu)于復摻3%硅灰+15%礦粉抗蝕性;與普通硅酸鹽水泥相比,中抗硫水泥表現(xiàn)出較好的抗侵蝕性能;低溫干濕循環(huán)條件下水泥砂漿受硫酸鹽侵蝕破壞過程中,不僅有物理結晶破壞,還存在化學腐蝕,腐蝕產(chǎn)物有鈣礬石、碳硫硅鈣石、石膏等。本文通過試驗研究低溫干濕循環(huán)條件下水泥砂漿抗硫酸鹽侵蝕性能,得出了一些初步成果,這些成果不僅是對本工程中選擇合適的混凝土材料起到了一定的指導作用,還能為類似的環(huán)境條件地區(qū)的施工提供參考實例:為寒旱鹽漬土地區(qū)工程建設抗硫酸鹽侵蝕混凝土配合比設計、施工、養(yǎng)護等提供一定的理論依據(jù),也可以為保證寒旱鹽漬土地區(qū)在建混凝土工程免受或是減少硫酸鹽的侵蝕提供一定的技術保障,更對公路、橋涵等結構的安全運營有著重要的科學意義,也是保護人民生命安全和財產(chǎn)不受影響的重要手段。
【圖文】：

圖 1.1 鹽湖 圖 1.2 地表鹽堿泛白甘肅省交通規(guī)劃勘查設計院的工程勘察人員對白明高速沿線鹽漬土進行了嚴格地實地分層取樣和系統(tǒng)科學的分析，通過細致地離子檢驗得知，該公路沿線大多取樣點區(qū)域的鹽漬土中SO2-4的含量介于1000mg/kg~5000mg/kg之間，但也有的地段含量更高，有些取樣點地區(qū)含量甚至高達10000 mg/kg以上。分析人員通過綜合分析不同深度層的含鹽基本特征，判斷出該工程沿線區(qū)域的鹽漬土類型為氯鹽及硫酸鹽，其中以弱鹽漬土為主，多具中-強腐蝕性。現(xiàn)根據(jù)不同行業(yè)標準和國家規(guī)范[3-5]中的規(guī)定，將本工程所處區(qū)域鹽漬土的環(huán)境類別歸納如下表：表1.1 不同規(guī)范鹽漬土類型劃分一覽表硫酸根離子含量《公路工程混凝土結構防腐技術規(guī)范》JTG/T B07-01-2006《混凝土結構耐久性設 計 規(guī) 范 》 GB/T50476-2008《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》TB10005-2010≥1500，<5000 C 類 V-C 類 H2 類

地表可見泛堿形成的“白斑”現(xiàn)象。如下所示的圖 1.1 和圖1.2 為本工程實地調研過程中拍攝到的鹽湖和地表鹽堿泛白現(xiàn)象。圖 1.1 鹽湖 圖 1.2 地表鹽堿泛白甘肅省交通規(guī)劃勘查設計院的工程勘察人員對白明高速沿線鹽漬土進行了嚴格地實地分層取樣和系統(tǒng)科學的分析，通過細致地離子檢驗得知，該公路沿線大多取樣點區(qū)域的鹽漬土中SO2-4的含量介于1000mg/kg~5000mg/kg之間，但也有的地段含量更高，有些取樣點地區(qū)含量甚至高達10000 mg/kg以上。分析人員通過綜合分析不同深度層的含鹽基本特征，判斷出該工程沿線區(qū)域的鹽漬土類型為氯鹽及硫酸鹽，其中以弱鹽漬土為主，多具中-強腐蝕性。現(xiàn)根據(jù)不同行業(yè)標準和國家規(guī)范[3-5]中的規(guī)定，將本工程所處區(qū)域鹽漬土的環(huán)境類別歸納如下表：表1.1 不同規(guī)范鹽漬土類型劃分一覽表硫酸根離子含量《公路工程混凝土結構防腐技術規(guī)范》JTG/T B07-01-2006《混凝土結構耐久性設 計 規(guī) 范 》 GB/T50476-2008《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》TB10005-2010≥1500，<5000 C 類 V-C 類 H2 類≥5000，<15000 D 類 V-D 類 H3 類綜上所述，本課題項目白明高速穿越地區(qū)為鹽漬土地區(qū)，自然環(huán)境惡劣，該高速公路的橋涵混凝土、路基路面混凝土材料都必須達到更高的技術指標才能滿足實際要求。因此，以白明高速為實際工程背景，，深入展開對鹽漬土地區(qū)惡劣環(huán)境下的混凝土材料的抗硫酸鹽侵蝕性能非常重要，這將為在西部鹽漬土?
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ177.62

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本文編號：2689341