王牌 土木工程的发展 1687 - 8094 1687 - 8086 Hindawi 10.1155 / 2021/7323934 7323934 研究文章 喷射混凝土材料的降解受到硫酸盐和氯攻击在不同曝光制度 赵 Ruiqiang 1 https://orcid.org/0000 - 0003 - 1963 - 177 x 徐 Lihao 1 杨 小君 2 https://orcid.org/0000 - 0002 - 9246 - 9951 邹 杨 2 https://orcid.org/0000 - 0002 - 9645 - 8299 张 中亚 2 3 刘 Guoming 1 材料科学与工程学院 重庆交通大学 重庆400074 中国 cqjtu.edu.cn 2 山大桥和隧道工程的国家重点实验室 重庆交通大学 重庆400074 中国 cqjtu.edu.cn 3 土木工程学院 重庆交通大学 重庆400074 中国 cqjtu.edu.cn 2021年 11 10 2021年 2021年 16 6 2021年 25 7 2021年 29日 9 2021年 11 10 2021年 2021年 版权©2021 Ruiqiang赵等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

下的原位喷射混凝土耐久性硫酸外部攻击了,考虑添加矿物掺合料,随着氯离子的存在。三个water-to-binder比率(w / b),即。,0.35,0.45,和0.55,和two types of supplementary cementitious materials (SCMs), namely, fly ash (FA) and silica fume (SF), were considered in the current study. Two different laboratorial immersion regimes (continuously full immersion and partial immersion with cycling temperature and relative humidity) were carried out to induce chemical/physical sulfate attack. Results show that loss of strength was the typical feature of chemical sulfate attack on shotcrete, while surface spalling dominated in deterioration caused by physical sulfate attack. The presence of chloride ions can globally mitigate these deteriorations. Meanwhile, the lower w/b ratio proved to be efficient in increasing the resistance to both sulfate attacks. Adding fly ash (FA) in shotcrete mixtures enhanced the long-term performance but invited massive white efflorescence on surface layer under partial-immersion exposure condition. Silica fume (SF) admixture can compensate the undesired reduction of early-age strength caused by FA addition, but make these specimens more susceptible to sulfate attack. Mercury intrusion porosimetry (MIP) analysis, scanning electron microscopy (SEM), and X-ray diffraction (XRD) tests reveal that these consequences were strongly related to the refinement of microstructure resulted from pozzolanic reactions and hydration kinetics.

 中国博士后科学基金会 2021年m693919 重庆市自然科学基金 cstc2020jcyj-bshX0007 中国国家自然科学基金 51808082 52008066 1。介绍

水泥基材料耐久性出发,无论新兴或传统的,已经成为一个主要问题在结构工程在过去的几十年里 1, 2]。其中,喷射混凝土耐久性普遍被忽视的可靠性能得益于其技术高速喷射,早期强度高的加速器,有别于传统的混凝土材料( 3]。然而,他们有风险被严酷的环境下受污染的地下水环境侵蚀,如喷射混凝土隧道在垃圾填埋场衬垫。这种地下水喷射混凝土材料是有害的,因为它是由某些有害的污染物种,例如, 所以 4 2 − 和 Cl − 或两个的组合。这些离子对多孔喷射混凝土材料的耐久性有不利影响,比如机械强度的崩溃。自由氯离子主要腐蚀钢筋钢,硫酸盐盐一寸一寸地攻击的具体贴( 4, 5]。同时,氯离子也发现降低水泥贴( 5]。这些不利影响可能导致恶化甚至解体喷射混凝土材料在服务期间。自永久喷射混凝土衬里越来越多地采用公路边坡和地下隧道工程,这些积极的环境下的喷射混凝土耐久性成为至关重要的在设计和施工阶段。不幸的是,缺乏信息在喷射混凝土材料的耐硫酸氯离子的存在。相应的基于性能的测试中也鲜有报道。

喷射混凝土的材料通常直接与地下水接触或岩体。个人破坏机制引起的这些离子在水泥基材料记录在过去的几十年里 6- - - - - - 11]。其中,硫酸广阔的产品,如钙矾石(E)、石膏(G)和硅灰石膏(T)和硫酸结晶盐(主要是硫酸钠)被视为两个主要假说( 12- - - - - - 19]。至于chloride-induced损伤,人们普遍认为, Cl − 结合C吗3一个阶段生成弗里德尔盐( 20.- - - - - - 25]。然而,专用的耐久性研究喷射混凝土材料的耐硫酸与粉煤灰混合(FA) /硅灰(SF)是罕见的。这主要是由于喷射混凝土的原位制备材料是困难的和无法控制的。此外,建设不足等腔可能广泛存在在喷射混凝土材料的制备,从而在很大程度上减少测试的可靠性。此外,许多研究人员研究了曝光政权的影响硫酸攻击机制对混凝土材料( 26- - - - - - 30.]。在这些报告,它可以得出结论,或部分全浸浸的混凝土标本 Na 2 所以 4 解决方案可能会导致不同的损害混凝土( 31日- - - - - - 38]。干拌混合料喷射混凝土,w / b比率由水的体积混合控制的飞机,而不是改变胶凝材料的数量。显然,这个过程很大程度上取决于工人的经验,虽然初步设计做得很好。因此,许多研究对喷射混凝土准备阶段转移到室内,使用小型喷雾设备。然而,这也改变了喷射混凝土的本质属性,降低了结果的可靠性。现场粉煤灰(FA)和硅灰(SF)通常用于提高喷射混凝土材料的性能在不同气氛环境( 39]。由于喷射混凝土早期强度是保证的加速器,因此,FA系统中添加增加长期强度和工作性。这将增加严重暴露条件下喷射混凝土的耐久性。喷射混凝土的早期强度的粉煤灰降低;硅灰可以弥补这一缺陷( 2]。然而,耐久性原位混合FA /科幻喷射混凝土在硫酸盐环境氯离子的存在还有待全面测试。大量的研究集中在chloride-induced钢材腐蚀增援部队( 21, 23, 24]。此外,只有少数研究涉及的总和 Cl − 和 所以 4 2 − 攻击混凝土材料( 14, 25]。在这些研究中,充分浸渍混凝土标本 MgSO 4 共存的 生理盐水 主要是执行( 25]。显然,恶化所致 MgSO 4 减轻甚至推迟了共存的 生理盐水 从这些最近的研究的结果 14, 25]。

关于chloride-induced硫酸腐蚀或攻击机制对混凝土材料,大量的成就已报告( 40- - - - - - 45]。然而,专门研究有关喷射混凝土材料的耐硫酸氯离子的存在是稀缺的。大多数报告对喷射混凝土材料主要集中在发展的加速器产品,添加剂或喷雾设备,主要针对提高早期强度和减少反弹率( 46- - - - - - 52]。在这项研究中,因此对喷射混凝土实验室加速腐蚀试验标本(100毫米3立方体)暴露在硫酸钠解决方案执行,考虑氯离子的存在。侵蚀的解决方案是使用纯溶液5% w / w Na 2 所以 4 (S)和混合溶液5% w / w Na 2 所以 4 和5% w / w 生理盐水 (SC)。通过这种方式,喷射混凝土标本暴露的退化机制 Na 2 所以 4 解决方案的存在 Cl − 初步探索,通过不同的分析技术和评价指标。

 2。实验程序 2.1。材料

通用普通硅酸盐水泥(OPC、中级水平的OPC, C3A为9%,P.O.42.5)曾是主要的胶结材料(CMs)。两种类型的辅助胶凝材料(scm),即,Class I fly ash (FA) and silica fume (SF) were used as partial replacement of OPC to make binary binders. The low alkaline accelerator (AC), which contained NaAlO2和Ca2SiO4(C2S)为主要组件,使用剂量的活页夹的内容(即总数的2.27%。10.55公斤/米3)。多羧酸的酸(HRWRA)减水率22.8%被用作减水剂,及其用量的0.8%总粘结剂含量(3.712公斤/米3)。使用材料的细节提供了表 1。

化学成分和物理性质的胶结材料和辅助胶凝材料 2]。

组件/属性(w / w) CMs scm 掺合料
OPC 足总 科幻小说 加速器
化学成分(%)
氧化硅(SiO2) 19.7 48.9 94.0 14.63
氧化铝(Al2O3) 5.12 23.3 0.1 18.79
三氧化二铁(Fe2O3) 2.41 14.9 0.1 4.14
氧化钙(曹) 60.5 3所示。8 0.4 32.73
氧化镁(分别) 3.31 0.7 0.4 0.65
三氧化硫(所以3) 3.01 0.2 1。3 0.27
复合熟料组成(%)
硅酸三钙(C3S) 61.8
硅酸二钙(C2S) 12.1
铝酸三钙(C3一) 9.1
Tetracalcium aluminoferrite (C4房颤) 7.6
物理性质
损失点火(%) 2.5 0.3 4.7
比表面积(m2/公斤) 410年 280年 19530年
比重 3.17 2.08 2.12

细骨料在这项研究中的应用是天然河沙,细度模数为2.61,持续功率和砾石的大小不超过12毫米的粗骨料。特定的重力(公斤/米3)是2650年和吸收(%)是0.61。两种聚合物的要求JGJ / T 372 - 2016 ( 35)和JGJ 52 - 2006 ( 36]。

 2.2。样品制备

单和二进制绑定是准备使用这些火山灰材料和水泥(C)。矿物掺合料混凝土用量的重量百分比(w / w)总粘结剂含量,作为OPC的部分替代。绑定的详细比例在表中做了总结 2。不同比率的water-to-binder (w / b)采用混合物由OPC。

设计的比例混合粘结剂。

绑定 比例
1 100%的普通硅酸盐水泥
2 OPC 90% + 10% w / w粉煤灰
3 OPC 90% + 10% w / w硅灰

总胶结材料(CM + scm = b)在464公斤/米内容保持不变3绑定在当前的研究中。七个混凝土混合物进行了测试研究。单一粘结剂(控制)混合物准备从OPC的100%,其中三个w / b比率(0.35,0.45,和0.55)被认为是。其他两个混合物准备从混合绑定一定更替水平的OPC统一0.45 w / b的比例。的比例混合设计表中列出 3。

喷射混凝土混合物的混合比设计每立方米。

材料 PC35 PC45 PC55 FA10 SF10
OPC(公斤) 464年 464年 464年 418年 418年
FA(公斤) 46
科幻小说(公斤) 45
粗骨料(公斤) 907年 907年 907年 907年 907年
细骨料(公斤) 890年 890年 890年 890年 890年
加速器(公斤) 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55
减水(公斤) 3.712 3.712 3.712 3.712 3.712
水(公斤) 162.4 208.8 255.2 208.8 208.8
w / b (w / w) 0.35 0.45 0.55 0.45 0.45

在目前的实验中,混凝土混合物准备符合JGJ / T 372 - 2016 ( 35]。w / b比率由水量控制,控制水泥。的设计比例混合物如表所示 3满足需求的JGJ / T 372 - 2016 ( 35),GB / T 50082 - 2009 ( 37),和GB / T 50081 - 2002 ( 38]。

 2.3。曝光的政权

初期养护28天后,喷射混凝土样本沉浸在混合解决方案(仅含5% w / w硫酸钠(S)和5% w / w w / w硫酸钠和5%氯化钠(SC))在不同的制度。此外,这些解决方案是由溶解无水硫酸钠 Na 2 所以 4 和氯化钠 Na 2 Cl 指定数量的水。所有解决方案都是每月更新,pH值控制在6.0 - -8.0的范围内通过与稀释硫酸滴定方案以固定时间间隔(15天)。在这项研究中,两个接触政权同时进行一个全面的比较,即。,continuously full immersion and partial immersion with cycling temperature and RH (relative humidity). They are described as follows:

政权的持续是完全淹没立方标本全浸在10个月流失的解决方案,如图 1。

部分浸没式的政权类似于方法Nehdi et al。 19]的立方标本部分淹没在侵蚀解决方案受到温度和RH循环,如图 2。一个周期(15天)由两个阶段组成:8天的湿润养护温度20±2°C和RH 90±5%,紧随其后的是7天的干燥阶段45±2°C,在环境室35±5% RH。总共10个周期(5个月)进行了这项研究。

不断完全浸没。

部分浸没受到温度和RH的周期。

 2.4。测试 2.4.1。质量变化

在测试之前,喷雾多维数据集测试在实验室被风干的温度23°C (73.4°F)和70%的相对湿度达到恒定的质量。然后,在侵蚀时间喷射混凝土立方标本的质量 t,也就是说, 米 t,用平衡测量精度为0.01 g。然后,根据计算质量变化 (1) 质量 v 变异 在 = 米 e − 米 0 米 0 × One hundred. % , 在哪里 米 0 是接触前的初始质量和 米 e 的质量是曝光时间后喷射混凝土立方标本。

 2.4.2。强度

喷射混凝土的抗压强度立方标本在所有政权侵蚀解决方案测量根据GB 50081 - 2002 ( 38](标准的方法在普通混凝土力学性能)。所有的测试进行三个相同的样本,使用三个的平均值。随后,根据强度变化进行了计算 (2) 强度 v 变异 在 = σ e − σ 0 σ 0 × One hundred. % , 在哪里 σ 0 曝光和之前是初始强度 σ e 是喷射混凝土立方强度的曝光时间后标本。

 2.4.3。微量分析

扫描电子显微镜(SEM)和x射线能谱分析(EDX)执行研究矿物的微观结构及形貌进行了样本恶化。在指定的时间,让样品在实验室里风干,直到没有水是可见的。然后,他们中的一些人是分解和小碎片(直径小于11毫米)收集来自不同的部分样本。收集的碎片干使用干燥剂,然后涂上了黄金表面SEM和EDX前测试。腐蚀产物的成分使用x射线衍射(XRD)进行了分析。曝光时间后,喷射混凝土恶化标本被从容器中。他们在实验室里风干,直到没有水可以看到。然后,他们中的一些人是分解和小碎片收集来自不同部分的标本。收集到的碎片从相同的部分是地面,所得粉末样品要通过200年 μ米筛前XRD测试。

 2.4.4。孔隙结构

标准养护28天之后,小块从选定的样本检索评估使用压汞孔隙大小分布porosimetry (MIP)。更具体地说,收集到的碎片就暴跌的异丙醇溶剂停止水泥水化反应。这些样本随后干干燥器内,直到一个恒定的质量了。MIP测量进行使用MIP机(微粒学AutoPore四9500)。表面张力是假定为480 mN / m,接触角是假定为130°根据ASTM D4404 [ 53)(标准试验方法测定土壤和岩石孔隙体积和孔隙体积分布由水银入侵Porosimetry)。

 3所示。结果 3.1。连续完整的浸 3.1.1。目视检查

各种喷射混凝土混合物的孔隙大小分布以MIP图所示 3。混合二进制绑定添加足总或科幻细孔隙结构比普通绑定由纯粹的OPC。各种标本的总孔隙体积是PC > FA10 > SF10。PC标本,w / b比例较低,导致较低的孔隙体积。混合物由OPC w / b比率为0.35拥有最低的孔隙体积。此外,混合物中加入10%科幻小说有大量的小孔(< 0.05 μ米直径)。

MIP标本不同喷射混凝土混合物之前接触的结果。

连续10个月后完全沉浸在侵蚀的解决方案(SC),所有的喷射混凝土标本保持视觉完好无损,除了标本将科幻(SF10) 10%。总的来说,FA10相比表现出更好的抗表面恶化与PC的标本。这可能归因于食用氢氧化钙(CH)火山灰反应,虽然它是最脆弱的组件在入口硫酸盐离子。与此同时,这一过程可以提高喷射混凝土的密实度,从而提高渗透率和孔隙度。这样的细化效果可以减少有害物质的形成钙矾石和石膏等( 28]。此外,高氧化铝(Al2O3)和低铝酸tri-calcium (C3在FA10标本)内容不利于钙矾石的形成( 8]。

然而,表面恶化SF10是最强烈的(见图 4),这意味着最糟糕的抗硫酸盐侵蚀与他人比较。这种行为是由于低氧化铝(Al2O3科幻小说系统)内容是对硅灰石膏的形成(卡西欧3CaCO3卡索415小时2O) SF10标本,经XRD分析显示在图 5。自从石x射线衍射模式类似于钙矾石,主要山峰几乎重叠,如16°2的巅峰 θ。因此,我们必须从一些弱峰,确定石等26°2 θ和28°2 θ。

视觉外观SF10标本后曝光。

各种喷射混凝土标本的视觉外观部分沉浸在年代解决方案受到温度和RH周期为5个月。

据报道,石的形成可以由于硅酸钙水合物之间的反应,硫酸,碳酸根离子在低温(0 - 5°C)和多余的湿度环境( 39]。然而,硅灰石膏也发现CSA在较高温度条件下( 40]。与此同时,低2O3科幻小说内容绑定导致高3/铝2O3摩尔比系统中,硅灰石膏攻击的先决条件。因为硅酸钙水合物(C-S-H)石的形成是必要的,这种攻击逐渐破坏了水泥浆的绑定能力将C-S-H凝胶转化成浆糊了。SF10标本,沿着边缘剥落开始沉浸在8个月左右。可以看到,胶结matrix-aggregate债券损失观察标本的边缘。因此,棱角的标本被缓和下来。此外,表面的程度恶化SF10标本的年代的解决方案是高于SF10标本在SC的解决方案。它被硫酸氯能够减轻化学攻击水泥基材料( 14, 15]。因为自由氯离子的速度渗透能力比硫酸离子,氯可能首先结合C3和氢氧化钙(CH)形成弗里德尔盐(3曹2O3CaCl210 h2硫酸O)之前到达。表达的可能的反应 (3) Ca 哦 2 + 2 生理盐水 ® CaCl 2 + 2 Na + 2 哦 CaCl 2 + C 3 一个 + 10 H 2 O ⟶ C 3 一个 ⋅ CaCl 2 ⋅ 10 H 2 O 弗里德的 盐 。

这些产品就可以阻止小孔隙和裂缝系统,延缓或减轻硫酸袭击喷射混凝土粘贴。此外,氯离子的结合能力可以改善由于更高的体积的C-S-H(水化硅酸钙凝胶)在粉煤灰绑定 41]。自由氯离子可能捆绑C-S-H或C-A-H(水化铝酸钙)形成弗里德尔盐,从而阻止微小毛孔。因此,硫酸袭击喷射混凝土在氯的存在可以减轻。总之,喷射混凝土混合物由二进制绑定将10%科幻部分替代OPC可以促进硫酸袭击喷射混凝土,不管氯的存在与否。添加粉煤灰作为OPC的部分替代被证明是一个有效的对策以减少表面恶化的程度。此外,相伴的氯在喷射混凝土硫酸盐解决方案可以缓解sulfate-induced恶化,由于之前造成的块效应形式的弗里德尔盐。

 3.1.2。质量变化

连续10个月后完全沉浸在侵蚀的解决方案(SC),所有的喷射混凝土标本进行了质量的变化。质量变化对喷射混凝土标本由单一和混合粘结剂完全沉浸在10个月后流失的解决方案(或SC)报道在表 4。

质量和各种喷射混凝土的抗压强度变化暴露后的标本。

类型 完全浸没了10个月 部分浸没循环的温度和RH 5个月
质量变化(%) 抗压强度变化(%) 质量变化(%) 抗压强度变化(%)
年代 SC 年代 SC 年代 SC 年代 SC
PC35 1.04 0.73 −5.51 −2.83 0.35 0.12 −2.21 −2.11
PC45 1.56 1.21 −7.12 −4.31 −0.11 0.45 −3.93 −3.51
PC55 2.13 1.78 −9.81 −7.12 −0.59 0.32 −6.74 −5.27
FA10 0.61 0.42 −1.83 −0.71 −2.74 −1.88 1.42 2.14
SF10 −0.71 −0.22 −15.26 −10.6 −3.86 −3.49 −7.41 −6.25

总的来说,个人电脑和FA10标本质量增加,而质量略有损失从SF10标本被发现。更具体地说,最大的质量获得发生从PC55标本,在SC 2.13%解决方案和1.78%的解决方案,分别。SF10标本的质量损失0.77%,年代在SC的解决方案,解决方案和0.22%。各种喷射混凝土标本的质量变化:PC55 > PC45 > PC35 > FA10 > SF10。显然,质量获得欠吸水,进一步水合硫酸绑定和广阔的产品。的质量损失SF10归因于表面剥落和石的形成,这是上面的阐述。与此同时,更高的w / b比率导致一个更大的质量获得在PC标本。这可能是由于更高的w / b比率会导致更高的透水性和喷射混凝土粘贴大量孔隙,从而引起更大数量的钙矾石的形成和积累在这些毛孔。此外,相同类型的喷射混凝土质量变异的标本在SC的解决方案相比更少的解决方案。这可能是由于较低的二次钙矾石形成SC解决方案的解决方案,由于抑制了弗里德尔盐。 Clearly, the specimens incorporating 10% FA exhibited the best resistance to both S and SC solutions’ attacks, followed by PC specimens with low w/b ratio. SF10 specimens displayed the worst behavior under sulfate attack. In addition, the specimens in SC solutions showed less mass change than those in S solutions.

 3.1.3。抗压强度变化

抗压强度变化为不同scm喷射混凝土标本将持续10个月后完全沉浸在年代和SC表中列出的解决方案 4。作为一个整体,所有沉浸在喷射混凝土标本年代和SC解遭受强度损失,这表明恶化和破坏。各种喷射混凝土的强度损失标本:SF10 > PC55 > PC45 > PC35 > FA10。最大力量的损失发生在SF10标本,即。,15。26%in S solutions and 10.6% in SC solutions, respectively. This is as expected because the formation of thaumasite, along with ettringite and gypsum, seriously deteriorated SF10, which was confirmed above and by previous reports [ 39]。很明显,FA10显示性能优越在硫酸或sulfate-chloride攻击相比其他混合物。然而,喷射混凝土标本将10%科幻小说表现出最低的抗硫酸或sulfate-chloride攻击下全浸政权。因此,使用硅灰作为OPC的部分替代不适合喷射混凝土在硫酸盐轴承环境。此外,标本在SC解决方案显示少损失的强度比的解决方案。这些发现符合质量和外观检验的结果,也符合最近的报告( 39, 41]。

 3.2。部分浸没与温度和RH循环 3.2.1之上。目视检查

所有标本在部分浸入式政权,白色粉化出现在试样表面部分解决以上一个周期后(上部)。这些白色物质的沉积可能是可溶性硫酸钠盐(即。芒硝)。SEM和EDX分析结果从样本上的部分片段标本确认白色粉化是硫酸钠( 2, 19]。

他们来自盐解决方案和上升通过毛细管作用和扩散,由于浓度梯度水分蒸发的结果上喷射混凝土标本的一部分。图 5描绘了不同喷射混凝土标本后部分浸没在溶液循环温度和RH 5个月。为PC标本,它可以观察到开花的数量跟PC55 > PC45 > PC35。因此,更高的w / b比率可能会促进对喷射混凝土硫酸的物理攻击。据报道,更高的w / b比率硫酸促进物理攻击混凝土材料,由于较高的渗透率和孔隙度高的混凝土贴w / b比率( 19]。显然,这一结论也适用于喷射混凝土在硫酸盐的攻击。

由二进制绑定为标本,标本含有10%硅灰(SF10)表现出更严重的剥落沿着边缘和角落比含10%粉煤灰(FA10)。这可能是由于SF10的细孔结构会导致更高的毛细管吸力,证实了MIP的结果。因此,更多的盐结晶的可能性发生在试样表面上的部分。温度和RH循环下,相变芒硝和无水芒硝之间发生在表层的标本( 42]。重复的无水芒硝结晶、芒硝等由于循环湿润和干燥的表面恶化负责喷射混凝土标本接触硫酸的解决方案。

部分替代OPC的scm可以改进喷射混凝土的孔隙结构,降低渗透率,由于减少C3内容的粘结剂(稀释效应),以及食用氢氧化钙(CH)火山灰反应( 42]。然而,这可能不是导致积极的影响硫酸抵抗物理攻击,因为细孔隙结构可能导致高毛细管吸力[ 18]。这是一个强大的共犯对喷射混凝土硫酸的物理攻击。正如所料,标本由二进制绑定的恶化程度高于由纯粹的OPC。

这种现象也存在于氯离子的存在。图 6提出了不同喷射混凝土标本后部分沉浸在SC溶液循环温度和RH 5个月。显然,添加粉煤灰或硅灰部分替代硫酸OPC可以促进物理攻击喷射混凝土。此外,氯的存在可能缓解恶化由于硫酸的产品,由于弗里德尔盐的形成。

各种喷射混凝土标本的视觉外观部分沉浸在SC解决方案受到温度和RH周期为5个月。

 3.2.2。质量变化

质量变化的标本由不同绑定后部分沉浸在年代与循环温度和RH和SC的解决方案中提供5个月也表 4。标本由二进制绑定遭受质量损失在年代和SC的解决方案。这是由于剥落的棱角标本造成的盐结晶。这表明OPC的部分替代粉煤灰或硅灰不利影响硫酸在抵抗物理攻击。为PC标本,更高的w / b比率的结果更多的质量损失。这意味着降低了w / b比率可以增强对喷射混凝土硫酸抵抗物理攻击,减少孔隙度。总的来说,标本由二进制绑定的质量损失更严重比由纯粹的OPC,因为更多发生剥落。

 3.2.3。抗压强度变化

抗压强度变化为不同scm喷射混凝土标本将经过5个月的部分沉浸在年代和SC的解决方案与循环温度和RH展示在表 4。所有部分沉浸在喷射混凝土标本年代和SC解决方案遭受强度损失,除了FA10。不同标本的强度损失:SF10 > PC55 > PC45 > PC35 > FA10。为PC标本,w / b比率越高表现出更少的抗风化,从而导致更多的力量的损失。注意FA10标本获得抗压强度1.42%的年代在SC的解决方案,解决方案和2.14%。然而,FA10标本显示更多的表面剥落和质量损失比由纯粹的OPC。我们承认,绑定将scm如粉煤灰可以改善孔隙度,从而提高毛细管吸力。硫酸等改进的风险可能会增加物理攻击水泥基材料自干燥部分标本的硫酸盐离子供应主要依靠毛细上升在微小的孔隙系统( 20.]。这是通过SF10标本的性能确认,显示力量的损失比那些由纯OPC 5个月后在硫酸的物理攻击。然而,它并不适合FA10标本。众所周知,粉煤灰,作为一个优秀的矿物掺合料部分取代OPC,突出在提高水泥基材料的长期强度。然而,使用粉煤灰应支付的价格降低混凝土的早期强度。一般来说,这个不足可以改进添加硅灰,尤其是对喷射混凝土,因为部分替代硅灰的OPC可以显著提高喷射混凝土的早期强度。这对喷射混凝土的材料是非常重要的,因为喷射混凝土的早期强度这些材料的设计是至关重要的。然而,硅灰高硅含量和低的内容2O3。这样low-Al2O3系统支持钙矾石的形式,甚至石如果其他条件满足,如低温。总之,硅灰的展品不利影响硫酸在化学和物理攻击在当前试验。这一发现也按照报告( 18- - - - - - 20., 24]。可能,获得的力量FA10标本归因于后来曝光期间延迟增强力量。这一点需要进一步关注,从而保持正在进行的试验。

作为一个整体,喷射混凝土标本含有10%粉煤灰表现出最好的抗硫酸的物理攻击,而这仅仅是相反的对那些包含10%硅灰。因此,粉煤灰似乎是一个更好的矿物掺合料增加耐硫酸的物理攻击。然而,使用硅灰部分替代OPC在实际应该谨慎。此外,标本在SC解决方案显示少损失的强度比的解决方案。这表明氯的存在可以降低硫酸的物理攻击造成的损害。

粉末样品的微量分析的结果证实:芒硝、无水芒硝之间的周期相位变换的主要驱动机制表面剥落,这是典型的特性对喷射混凝土硫酸的物理攻击。此外,它可以看到弱峰的钙矾石和石膏粉样本中存在恶化的上面部分标本。这表明一些硫酸也可能与CH反应和C-A-H形成这些广阔的产品。也因此,硫酸化学攻击发生在接触政权下,针对硫酸诱导纯物理攻击。硫酸通常被认为,物理攻击不能影响混凝土强度,由于核心是没有影响 19]。然而,失去力量仍然发生在混凝土下物理攻击。这似乎是不符合上述结果和先前的报道 31日]。

接触不同的政权在实验室规模的测试中针对诱导不同的攻击机制。例如,负责全浸化学攻击,而物理攻击通常发生在部分浸入式( 28]。失去力量的典型特征是硫酸化学攻击水泥基材料,因为C3和水化铝酸阶段被硫酸( 2]。在硫酸的物理攻击,恶化往往停留在样品表面或表面下,剥落,剥落的形式 19]。硫酸酯盐的结晶和相变可能成为这种攻击的主要驱动机制( 20.]。一般来说,它被认为,硫酸的物理攻击不影响混凝土的强度。然而,小尺寸样品比表面积高的主要是用于实验室测试混凝土硫酸进行物理攻击。这些标本可以完全摧毁在严酷的物理攻击政权,如剧烈drying-wetting周期或高浓度硫酸钠的解决方案。因此,更大的标本(100毫米3立方体)被用来体验物理攻击在这项研究。在这种考虑,测试期间高度增加是由于标本和大的比表面积是很难被攻击相比,小标本。幸运的是,一些重要的细节。微量分析的样本内部混凝土核心,没有硫酸反应产品,如钙矾石和石膏被检测到。更有趣,同时钙矾石的痕迹和CH粉末样本中发现约20毫米以下样品表面。然而,没有发现硫酸钠晶体从这些粉末样品。换句话说,硫酸钠晶体芒硝、无水芒硝等只检测到样品表面或表面下的表面层,如图 7。

粉末样本的测试结果喷射混凝土试件表面上或表面的层在表面之下。

这表明,喷射混凝土核心不会恶化盐结晶硫酸受到物理攻击。同时,共存的硫酸化学和物理攻击对喷射混凝土常规硫酸的物理攻击。蒸发的水喷射混凝土的上部分标本的结果在一个非凡的梯度浓度之间的上部分和下部分,特别是在地表附近。这种梯度浓度显著影响交通的硫酸盐离子动力学矩阵。如果存在氯化物,硫酸盐离子的进入到核心可能阻碍弗里德尔之前形成的盐,因为自由氯离子在混凝土的普及率是速度比的硫酸盐离子。因此,物理表面剥落主要恶化的标本,但化学反应可能攻击混凝土内部。这就是为什么失去力量从喷射混凝土标本在硫酸的物理攻击在当前的研究中。此外,当前的测试将是连续的;更多细节关于外部硫酸袭击喷射混凝土标本(100毫米3立方体)氯的存在将获得。事实上,这种考虑的样本大小是更接近实际,如喷射混凝土衬砌的隧道。然而,喷射混凝土衬砌通常受到地下水污染有害物种只有一个面。接触这样的制度,远离码头或成堆。因此,由此产生的交通动力学和喷射混凝土损伤机制可能不同。这一点需要进一步的关注,因为它是至关重要的喷射混凝土的实际工程的设计。

 4所示。结论

喷射混凝土的耐久性与硫酸添加矿物掺合料在外部攻击的存在氯研究。从目前的研究中,可以得出以下结论:

硫酸(iUnder常规化学袭击喷射混凝土,强度损失是典型的特性。部分浸没循环温度和RH,硫酸的物理攻击的形式表面剥落是恶化的主要类型。

喷射混凝土标本将10% FA部分替代OPC取得足够的抗硫酸化学攻击。然而,这样的标本遭受表面恶化的暴露下偏浸温度和RH循环。喷射混凝土配加10%的科幻小说都表现出阻力最小的硫酸化学和物理攻击,无论氯的存在。这是由于低氧化铝(Al2O3铝酸)和tri-calcium (C3A)硅灰系统的内容是对钙矾石和硅灰石膏的形成。

w / b比率较低的喷射混凝土标本显示良好的抗硫酸化学和物理攻击,由于它的高密实度和低孔隙度和渗透率。

随之而来的氯的存在可以减少硫酸造成的恶化外部攻击。这是由于氯结合C3和氢氧化钙(CH)形成弗里德尔盐。这个产品可以阻止喷射混凝土孔隙,从而阻止进一步进入硫酸盐离子。

在硫酸的物理攻击喷射混凝土,样本大小对交通有影响硫酸盐离子动力学矩阵,随后攻击机制的本质。为100毫米3立方标本在这项研究中,使用盐结晶只是表层的标本中发现。喷射混凝土核心是硫酸化学攻击的风险。样本大小的影响硫酸的物理攻击应该需要进一步关注。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

这项工作是由中国博士后科学基金会(批准号2021 m693919),重庆,中国的自然科学基金(批准号cstc2020jcyj-bshX0007),中国国家自然科学基金(51808082和51808082号)。

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