[发明专利]一种隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀测试方法

说明书

本发明提供一种隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀测试方法，包括：(1)进行试验材料及配合比；(2)试件制作：制作喷射混凝土试件；(3)进行隧道衬砌混凝土抗硫酸盐半浸泡测试；(4)进行隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀测试，测试采用干湿交替方式，首先将试件置于10％硫酸钠溶液中浸泡16h，而后放入鼓风干燥箱中在60摄氏度下烘干8小时，试验共进行6个周期，分别为干湿交替15，30，60，90，120，150次，每个周期结束后测试试件的相对动弹性模量、试件质量损失率及试件损伤层厚度，然后，从试件中随机取样并剔除骨料，采用冷场发射扫描电镜(FESEM‑EDS)、X射线衍射(XRD)、综合热分析(TG‑DSC)对侵蚀后喷射混凝土腐蚀产物矿物组成及微观形貌进行分析。

技术领域

本发明涉及隧道施工测试技术领域，特别是一种隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀测试方法。

背景技术

腐蚀是破坏混凝土的主要因素之一，因此近年来，隧道衬砌混凝土抗腐蚀研究属于混凝土耐久性的一个重要内容。而在各种复杂的腐蚀环境中，硫酸盐腐蚀又是复杂性和危害性最大的一种，海水、地下水、土壤、腐烂的有机物、工业废水、道路除冰盐等都含有硫酸根离子，腐蚀作用可导致混凝土产生膨胀、开裂、剥落等现象，使混凝土丧失黏性，强度损失。对水工混凝土而言，隧道衬砌混凝土长期处于易渗透的工作环境，使腐蚀危害加剧。隧道衬砌混凝土腐蚀过程复杂，且大多是在腐蚀介质作用下缓慢进行的，因此，抗腐蚀性研究受到试验条件、时间等的限制，难以对混凝土的抗腐蚀性做出准确的评价。

从作用机理来看，隧道衬砌混凝土被硫酸盐腐蚀主要是由于硫酸根离子对水泥石的腐蚀作用，基于隧道衬砌混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的试验方法及评价标准至今还没有统一标准，隧道衬砌混凝土的抗腐蚀试验沿用水泥抗硫酸盐试验的方法，国外的方法包括：(1)美国的ASTM(美国材料与试验协会)方法：试件浸泡在5％硫酸盐溶液至一定龄期，评价标准为膨胀率，同时考虑了硫酸钠和硫酸镁两种侵蚀溶液的影响，但是试验结果离散性较大，龄期长。(2)德国氧扩散法：试件成型2d后脱模，放入20摄氏度的氢氧化钙饱和溶液中，在14d后移入4.4％的硫酸钠溶液中养护，采用氧扩散法测定浸养后试件的渗气性并计算有效扩散系数；评价标准为有效扩散系数，从试件尺寸、质量、弹性模量等多方面来评价腐蚀作用，然而方法比较复杂，龄期长。(3)前苏联等国的浸泡法：水泥试件同时浸泡在侵蚀环境中和淡水中至一定龄期，评价标准为同龄期强度比值，方法简单，但是同样存在龄期较长的缺点。

我国的方法包括：(1)GB749-1965：试件加压成型，湿气种养护1d，淡水中养护14d后，部分试件仍在淡水中养护，部分放入硫酸盐溶液中，养护至6个月，评价标准为腐蚀系数，有明确的评定标准，腐蚀系数小于0.80时，则认为该种水泥在该环境下抗腐蚀性能较差，但是没有指明侵蚀溶液的浓度，没有考虑在高、低浓度时，侵蚀机理的不同，且试验周期长。(2)GB/T 2420-1981：试件压力成型，1d养护箱养护，7d50摄氏度水中养护，然后常温侵蚀28d，评价标准为抗蚀系数，试验周期仅为36d比较短，然而没有明确的评定标准，试件尺寸很小，结果离散性大，实用性较差。(3)GB/T 749-2001：方法和评价标准类似于ASTM试验法。以上试验方法均采用小尺寸水泥胶砂试件，试件体积小，成型时的微小变化也可能对试验的结果产生显著影响，从而使试验结果的离散性较大，将这些方法用于隧道衬砌混凝土的性能研究不能真实反映隧道衬砌混凝土的抗腐蚀性能。