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硫酸铵侵蚀环境下水泥土力学特性试验研究

訾岩珂  
【摘要】:本文针对南方稀土开采后残留硫酸铵溶液对水泥土结构腐蚀的特点,为提高硫酸盐环境下水泥土结构抗腐蚀的应用,结合江西省交通厅科技项目(2014C007)“原地浸矿后稀土公路工程中水泥基材结构物耐久性研究”以及江西省自然科学基金项目(20151BAB206054)“原地浸矿对离子型稀土矿区水泥土腐蚀的机理及控制研究”,开展了水泥土抵抗硫酸铵腐蚀规律的试验研究。具体内容包括:(1)配置五种不同浓度的硫酸铵溶液对水泥土试块进行浸泡试验,分析不同浸泡龄期和硫酸铵浓度下水泥土试块的表观形态、抗压强度和应力-应变关系曲线的变化规律。研究表明:水泥土在硫酸铵浸泡腐蚀环境下表观和力学性能有明显的变化,溶液浓度越大、浸泡龄期越长腐蚀作用越显著;1.5g/L硫酸铵溶液中水泥土的抗蚀系数随龄期先下降之后趋于稳定,4.5~18g/L时水泥土试块抗压强度随龄期先缓慢增大后迅速减小,28天时强度最大,但抗侵蚀能力却逐渐减弱;清水中水泥掺量越多抗压强度越大,硫酸铵溶液中水泥掺量增加抗压强度和抗蚀系数先增大后减小,在掺量为20%时数值最大。(2)配置五种不同浓度的硫酸铵溶液对水泥土试块进行干湿循环试验,研究不同循环次数和硫酸铵浓度下水泥土试块表观形态、质量差值、抗压强度和应力-应变关系曲线的变化规律。研究表明:硫酸铵干湿循环对水泥土表观、质量和力学性能的影响是显著的,浓度越高腐蚀作用越明显;1.5g/L硫酸铵溶液中干湿循环的水泥土抗侵蚀能力较高,其它几个浓度下水泥土抗压强度和抗蚀系数随着循环次数的不断增加先迅速增大后缓慢减小,最大值出现在循环6次时;水泥掺量越大水泥土抗压强度越大。(3)采用正交试验的方法,研究粉煤灰、矿渣、聚羧酸高效减水剂和NaOH四种外掺剂在不同掺量的情况下对水泥土试块抗硫酸铵侵蚀的影响规律。研究表明:聚羧酸高效减水剂是影响水泥土力学性能最主要因素,清水和硫酸铵溶液中干湿循环的水泥土最优配比都是粉煤灰40%、矿渣60%、聚羧酸高效减水剂0%和NaOH 2%。通过SEM(电镜试验)和元素构成扫描试验,了解几种外掺剂水泥土的内部微观结构和抗腐蚀机理,得出微观形态改变与宏观力学性能变化吻合。


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