岛礁环境下（高湿）抗渗混凝土自修复机理与材料设计研究

【作者】 陈亭伟； 陈建康；

【机构】 宁波大学压力容器与管道安全浙江省工程研究中心； 宁波大学东海研究院；

【摘要】 岛礁往往处于恶劣的海洋环境当中,相比于内陆,岛礁上的混凝土基础设施面临着更为严峻的离子侵蚀风险。在海水中的氯离子腐蚀下钢筋会发生锈蚀,引起混凝土结构开裂剥落。而在海洋环境的各种化学因素(碳化和侵蚀性离子(氯离子、硫酸根离子和镁离子))和物理因素(温度、湿度、波浪冲蚀和紫外辐射等)作用下会导致素混凝土基体中的微裂纹成核与长大。腐蚀损伤会导致氯离子扩散系数增加,钢筋锈蚀加速,最终导致混凝土结构的安全性与耐久性降低。复杂的服役环境对混凝土的抗渗性能和自修复性能就提出了较高的要求。通过提升混凝土的抗渗性能可以有效的延缓离子向混凝土内部的渗透,而自修复性能的加强可以有效的填补修复混凝土中服役过程中的微裂纹,抑制损伤的进一步扩大,提升混凝土的服役寿命。本文基于岛礁环境下高湿的环境特点,对岛礁环境下(高湿)具备自修复性能的抗渗防腐混凝土进行了材料设计和自修复机理的探究。实验结果表明:材料设计具备优异的抗渗性能和自修复性能,数据表明在材料被水压完全渗透后,材料的抗渗性能可在常压常温养护28d下达对照组抗渗性能的2倍,且其第二次抗渗压力比%(相比对照组)可达200。与此同时,材料在实际水池实验中展现出了较好的自愈合效果。在实验的基础上,使用SEM(电子显微镜)对于试样的自修复机理进行了探究和分析,基于SEM及能谱的结果,大致可以将其修复性能归结于三方面的作用:(1)表层的碳酸钙的填充修补作用;(2)钙矾石的填充修补作用;(3)硅酸钙的胶合作用。同时,SEM的结果表明,碳酸钙和钙矾石的生长特性有所区别。碳酸钙的填充作用多作用于表面,而钙矾石的填充则是更趋向于混凝土的内部,而在表面较少被观察到。与此同时,本文统计了实验过程中试样初始渗漏点的分布规律,得到以下结论:(1)试样的渗漏点并非随机分布,而是存在一定规律性,大致服从Gauss(正态)随机变量的概率密度函数,现象上大体呈现"由点及面,由外及内"的渗出规律。(2)初始渗漏点主要初始渗漏点主要集中在试样的外沿。试样最外沿沿径向往里2.25cm的范围内,初始渗漏点分别占第一次及第二次实验总渗漏点总数的71.3%和65.5%。更多还原