盐碱区桥梁墩柱混凝土表层离子扩散规律研究

作者：徐天宇; 周志军; 李博; 陈辉^*

来源：铁道科学与工程学报, 2023, 1-13.

DOI：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20231386

• 桥梁墩柱混凝土
• 轴压荷载
• 冻融循环
• 盐侵蚀
• 耦合试验
• 离子扩散

为了研究盐碱区桥梁墩柱混凝土内离子的扩散规律，依据某工程盐碱区土体成分及桥梁墩柱混凝土腐蚀现状分析，开展桥梁墩柱混凝土在轴压荷载、冻融循环和盐侵蚀耦合作用下的室内快速腐蚀试验研究。采用混凝土表层处分层Cl-及SO42-含量测定试验，并计算离子扩散系数，分析多因素耦合作用下离子在混凝土内部的宏观扩散规律，采用XRD衍射产物分析技术和SEM微观形貌观测技术，探讨多因素耦合作用下混凝土的微观性能演变规律，并验证离子宏观扩散规律的-准确性。研究结果表明：随着耦合侵蚀时间的推移，Cl-和SO42-扩散系数呈幂函数型衰减；荷载的存在不会改变Cl-和SO42-的时变扩散规律，但具有荷载影响阈值，分别为0.3 fck和0.5 fck；SO42-对冻融循环下Cl-扩散的影响具有双重性，前期促进而后期抑制，荷载的存在会使“SO42-促进Cl-扩散”这一特性提早发挥；Cl-的存在会抑制冻融循环下SO42-的扩散。微观试验结果验证了离子扩散规律的准确性，多因素耦合作用下，硫酸盐的主要腐蚀产物为钙矾石，聚集于混凝土孔隙内，氯盐与水泥水化产物发生反应生成Friedel’s盐，呈针细状附着于混凝土孔隙口；钙矾石及Friedel’s盐在氯硫混合盐环境中会发生相互转换，结合溶度积理论，钙矾石比Friedel’s盐更加稳定。研究结果为进一步研究盐碱区桥梁墩柱腐蚀机理、防护技术和提高桥梁使用寿命提供重要参考。

• 单位
  公路学院; 长安大学