[发明专利]一种地下结构混凝土化学微胶囊抗硫酸盐腐蚀系统有效

专利信息
申请号: 201210530118.6 申请日: 2012-12-11
公开(公告)号: CN102992675A 公开(公告)日: 2013-03-27
发明(设计)人: 周帅;朱合华;闫治国;陈庆 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: C04B22/14 分类号: C04B22/14;C04B103/61
代理公司: 上海光华专利事务所 31219 代理人: 许亦琳;余明伟
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 地下 结构 混凝土 化学 微胶囊 硫酸盐 腐蚀 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及混凝土工程领域,特别是涉及一种地下结构混凝土化学微胶囊抗硫酸盐腐蚀系统。

背景技术

地下结构(如城市轨道交通隧道结构)设计寿命为100年,其所处岩土赋存条件复杂,周边环境敏感,列车运行密度极高,使用条件苛刻,结构自身在多因素长期作用下性能不断劣化,一旦损坏不易或不可更换,并将会诱发地下工程灾害。硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一项重要内容,同时也是影响因素最复杂、危害性最大的一种环境水侵蚀,如亢景富,混凝土硫酸盐侵蚀研究中的几个基本问题[J],混凝土,1995,3:9-18中所记载的,近年来,在铁路、公路、矿山和水电工程中都发现了地下水对混凝土结构物的硫酸盐侵蚀破坏问题,有的已经严重威胁了工程的安全运行,如成昆铁路的部分隧道工程,枝柳铁路工程等。

隧道结构混凝土受硫酸盐腐蚀的机理主要是:结构混凝土由于列车疲劳荷载以及其它原因产生裂缝,地下水中大量SO42-离子通过原有的空隙或者因荷载产生的裂缝进入混凝土内,与混凝土中的Ca(OH)2以及水化铝酸钙3CaO·Al2O3·6H2O发生化学反应,生成过量的石膏CaSO4·2H2O和钙矾石3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O,由于石膏和钙矾石结晶膨胀,其体积较同体积的反应物增大一倍以上,从而使混凝土膨胀开裂,见附图1。

如贺传卿,李永贵,王怀义,高建新,硫酸盐对水泥混凝土的侵蚀及其防治措施[J].混凝土,2003,3:56-57中所记载的,混凝土抗硫酸盐侵蚀主要包括以下几种方法:

1)降低水泥熟料中C3A与C3S含量:水泥石中,水化产物3CaO·Al2O3·6H2O占首位,其次是Ca(OH)2,两者的含量由硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙C3S和铝酸三钙C3A决定,因此控制水泥熟料中的C3A和C3S有助于提高混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力。

2)掺优质矿物掺合料:在混凝土中掺入优质的矿物掺合料(例如粉煤灰,矿渣微粉,硅灰等)取代部分水泥一方面将减小C3A与C3S含量,另一方面将与Ca(OH)2发生反应产生C-S-H凝胶,混凝土强度提高、结构改变,阻止SO42-的腐蚀。

3)控制水灰比:低水灰比混凝土密实度高,抗渗性能好,能有效控制SO42-的腐蚀。

4)适宜的水泥掺量:实验证明提高水泥用量、降低渗透性将会降低硫酸盐的腐蚀。

5)掺优质外加剂:减水剂是一种表面活性剂,能大幅降低混凝土用水量,能改善混凝土的和易性,增大流动性,提高密实度。引气剂能在混凝土中引入大量互不贯通的微小气泡,均匀分布在混凝土中,能切断毛细孔通道,提高混凝土抗渗性。由于混凝土密实度和抗渗性的提高,能有效减少SO42-的腐蚀。

6)严格控制施工质量:正确的振捣可以提高混凝土的密实度。正确的养护可以提高混凝土强度、抗渗、抗冻能力以及防止裂缝产生。通过控制施工质量能提高混凝土抗硫酸盐腐蚀的性能。

7)采用防腐涂层:将防腐涂料涂刷于结构物表面,阻止SO42-侵入。

总结起来,现有的抗硫酸盐腐蚀方法用于隧道结构时存在如下缺点及不足:

1)提高混凝土的设计等级、提高混凝土及其钢筋自身的防护能力等虽可解决一些问题,但实践证明仍无法有效长期控制硫酸盐腐蚀。而且抗硫酸盐水泥耐腐蚀指标规定SO42-的浓度为2500mg/L,而实际上SO42-的浓度经常超过这一指标,普通抗硫酸盐水泥满足不了实际工程需要。

2)采用防腐涂层时施工难度大,且涂层易脱落。

3)后期无法阻止硫酸盐的进一步扩散。

发明内容

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