【摘要】：硫酸會(huì)腐蝕建筑物并縮短建筑物的使用壽命。來(lái)自大氣污染、工業(yè)生產(chǎn)、含硫礦物風(fēng)化等化學(xué)過(guò)程和污水處理廠、污水管道、養(yǎng)殖場(chǎng)中微生物的代謝過(guò)程均會(huì)產(chǎn)生硫酸腐蝕建筑物。硫酸因?yàn)槠渥陨淼奶厥庑栽谇治g水泥砂漿或混凝土過(guò)程中會(huì)生成附著層產(chǎn)生附面層效應(yīng),導(dǎo)致硫酸的侵蝕速率降低,使水泥砂漿或混凝土的抗酸能力提高。因此,研究硫酸侵蝕水泥砂漿或混凝土過(guò)程中產(chǎn)生的附面層效應(yīng)對(duì)建筑物耐久性問(wèn)題具有重要的意義,本文著重對(duì)稀硫酸腐蝕水泥砂漿和混凝土過(guò)程中附面層效應(yīng)產(chǎn)生的作用展開研究。研究的主要內(nèi)容和方法如下:(1)由于硫酸侵蝕水泥砂漿和混凝土過(guò)程中產(chǎn)生的附面層效應(yīng)會(huì)影響硫酸侵蝕速率,因此為描述附面層效應(yīng)在硫酸侵蝕水泥砂漿和混凝土過(guò)程中產(chǎn)生的影響,本文結(jié)合反應(yīng)邊界層模型和擴(kuò)散反應(yīng)方程推導(dǎo)的耗酸量理論公式,分析了表觀擴(kuò)散系數(shù)折算系數(shù)的計(jì)算方法,并以此來(lái)表示不同時(shí)間的材料表觀擴(kuò)散系數(shù)的變化。(2)研究了稀硫酸腐蝕水泥砂漿過(guò)程中附面層效應(yīng)產(chǎn)生的影響。試驗(yàn)方法為分2種浸泡方式對(duì)不同水灰比的水泥砂漿進(jìn)行為期2300h的長(zhǎng)期浸泡試驗(yàn),以PH=4的稀硫酸溶液作為浸泡液,為盡量消除附面層的積累,對(duì)其中一批試件采取定期更換浸泡液使硫酸鈣無(wú)法積累析出形成附面層的長(zhǎng)期浸泡方式,另一批試件作為對(duì)照組則采取不更換浸泡液的長(zhǎng)期常規(guī)浸泡方式。試驗(yàn)獲得了各組試件不同時(shí)間的硫酸消耗量,推算了不同時(shí)間砂漿材料的表觀擴(kuò)散系數(shù)折算系數(shù),并用非參數(shù)回歸分析方法獲得在浸泡過(guò)程中水灰比的變化與附面層效應(yīng)的關(guān)系。使用X衍射儀和電鏡掃描儀進(jìn)一步研究硫酸腐蝕水泥砂漿過(guò)程中的附面層形貌及物相組成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)試件的表觀擴(kuò)散系數(shù)按時(shí)間的冪函數(shù)規(guī)律降低,而且無(wú)論是否更換浸泡液,均會(huì)產(chǎn)生附面層效應(yīng)并導(dǎo)致表觀擴(kuò)散系數(shù)降低,但通過(guò)更換浸泡液的方式,會(huì)降低附面層效應(yīng)的影響。水泥砂漿試件水灰比的變化幾乎不會(huì)影響附面層效應(yīng)對(duì)試件產(chǎn)生的作用。反應(yīng)前期不會(huì)析出硫酸鈣,此時(shí)是二氧化硅單獨(dú)作為附面層降低硫酸對(duì)水泥砂漿的侵蝕速率,反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后才會(huì)開始析出硫酸鈣,此時(shí)由二氧化硅和硫酸鈣共同作為附面層降低硫酸對(duì)誰(shuí)砂漿的侵蝕速率。(3)研究了稀硫酸腐蝕混凝土過(guò)程中附面層效應(yīng)產(chǎn)生的影響。試驗(yàn)方法為分3種浸泡方式對(duì)同一水灰比的混凝土試件進(jìn)行1200h的長(zhǎng)期浸泡試驗(yàn)。以不同PH值(PH=2、PH=3、PH=4)的稀硫酸作為浸泡液,為了能夠更徹底地去除附面層,在水泥砂漿浸泡試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,增加了一種定期輕刷試件表面以去除附著物并更換浸泡液的浸泡方式。試驗(yàn)獲得了各組混凝土試件不同時(shí)間的硫酸消耗量,在此基礎(chǔ)上結(jié)合溶解反應(yīng)模型推算了不同時(shí)間混凝土材料的表觀擴(kuò)散系數(shù)折算系數(shù)。使用X衍射儀、電鏡掃描儀和能譜儀進(jìn)一步研究硫酸腐蝕混凝土過(guò)程中的附面層形貌及物相組成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)試件的表觀擴(kuò)散系數(shù)按時(shí)間的冪函數(shù)規(guī)律降低,但通過(guò)更換浸泡液的方式,會(huì)降低附面層效應(yīng)的影響,在使用定期更換浸泡液并輕刷試件表面去除附著物的方式進(jìn)行浸泡的情況下,基本能夠消除附面層效應(yīng)的影響。附面層效應(yīng)和浸泡液PH值之間有密切關(guān)系。造成附面層效應(yīng)的物質(zhì)為CaSO_4?2H_2O和SiO_2。反應(yīng)前期不會(huì)析出硫酸鈣,此時(shí)是二氧化硅單獨(dú)作為附面降低硫酸對(duì)混凝土的侵蝕速率。反應(yīng)中后期由二氧化硅和硫酸鈣共同作為附面層降低硫酸對(duì)混凝土的侵蝕速率。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU528;TQ177.62
【圖文】：

第三章 水泥砂漿浸泡試表 3.2 每組水泥膠砂試件的流動(dòng)度試驗(yàn)組別 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10流動(dòng)度（mm） 190 185 187 180 176 187 190 189 177 1823.2.3 試件養(yǎng)護(hù)在振動(dòng)臺(tái)上將試件振動(dòng)成型后，把試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱（恒溫 20℃，恒濕 95%）護(hù) 24 小時(shí)，24 小時(shí)后將試件放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室（溫度 20±2℃、相對(duì)濕度 95%以上）中行為期 28 天的養(yǎng)護(hù)。3.2.4 試件密封養(yǎng)護(hù)結(jié)束之后，把試件放在干燥常溫的地方自然干燥 7 天，干燥完成后用金屬刷輕試件表面將表層浮漿刷去。將石蠟融化后用來(lái)密封試件的上下左右四個(gè)面，只留兩4cm×4cm 的對(duì)立面接觸浸泡液。見圖 3.1。

只留兩個(gè)4cm×4cm 的對(duì)立面接觸浸泡液。見圖 3.1。圖 3.1 水泥膠砂浸泡試驗(yàn)布置圖3.2.5 試驗(yàn)操作采用 10 個(gè)尺寸為 467mm×323mm×215mm，容積為 21L 的透明塑料收納箱作為浸泡池，在每個(gè)浸泡池上作出組別標(biāo)記便于記錄。用濃度為 98%的濃硫酸溶液和蒸餾水在每個(gè)浸泡池中配置 20L PH=4 的稀硫酸溶液，將密封好的水泥砂漿試塊橫放入浸泡池中。用濃度為 98%的濃硫酸溶液和蒸餾水配置濃度為 0.125mol/L 的稀硫酸溶液放入 1L 的容量瓶中備用。試驗(yàn)布置和測(cè)量方式見圖 3.2 和圖 3.3。試驗(yàn)過(guò)程中，每間隔 3—4 小時(shí)對(duì)浸泡液進(jìn)行一次酸度測(cè)量，測(cè)量?jī)x器為上海雷磁精密臺(tái)式酸度計(jì) PH 計(jì)測(cè)試儀（型號(hào) PHS-25），為保持每組試件浸泡過(guò)程中的浸泡液 PH 值恒定，從而減小耗酸速率的計(jì)算誤差，在測(cè)量之后使用配置好的濃度為 0.125mol/L 的稀硫酸溶液進(jìn)行滴定

第三章 水泥砂漿浸泡試驗(yàn)21圖 3.3 測(cè)量方式圖3.3 水泥砂漿浸泡試驗(yàn)結(jié)果及分析3.3.1 試驗(yàn)現(xiàn)象不同水灰比，不同浸泡方式的兩批水泥砂漿試件在 PH=4 的浸泡液中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá) 2300h的浸泡試驗(yàn)后，再取出進(jìn)行自然風(fēng)干，最后呈現(xiàn)出不同的表觀特征，見圖 3.4—3.14。圖 3.4 第 1 組試件表觀特征 圖 3.5 第 2 組試件表觀特征圖 3.6 第 3 組試件表觀特征 圖 3.7 第 4 組試件表觀特征

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2764387