嚴(yán)重酸雨環(huán)境下混凝土性能與環(huán)境性評(píng)價(jià).pdf

1、酸沉降、酸雨是人類活動(dòng)引起的嚴(yán)重環(huán)境污染。對(duì)生態(tài)環(huán)境和建筑帶來(lái)極大危害，也加速混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕，已列為世界嚴(yán)重公害前三位。我國(guó)酸雨地區(qū)達(dá)30％，酸雨pH值在5.6以下。而快速發(fā)展的水泥行業(yè)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的破壞。有效利用工業(yè)廢渣、減小環(huán)境污染，配制嚴(yán)酷環(huán)境下高耐久混凝土是可持續(xù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是建設(shè)節(jié)約型經(jīng)濟(jì)社會(huì)與可持續(xù)發(fā)展的必要保證。 本文針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合國(guó)家西部十大重點(diǎn)工程之一的重慶輕軌主體結(jié)構(gòu)混凝土百年耐久性研究

2、項(xiàng)目，對(duì)嚴(yán)重酸雨環(huán)境下的混凝土進(jìn)行了研究，并對(duì)混凝土的環(huán)境性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出的研究結(jié)論和成果如下： (1) 高性能混凝土的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)在其定義中增加環(huán)境協(xié)調(diào)性的新內(nèi)容及評(píng)價(jià)方法，即對(duì)其使用的組分結(jié)合環(huán)境進(jìn)行選擇，要求生產(chǎn)過(guò)程、最終產(chǎn)品和再循環(huán)應(yīng)用都應(yīng)與環(huán)境相協(xié)調(diào)，加入新組分，進(jìn)行環(huán)境修復(fù)，以實(shí)現(xiàn)與生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)與協(xié)調(diào)。并對(duì)發(fā)展高性能混凝土環(huán)境協(xié)調(diào)性的途徑進(jìn)行了分類。 (2) 重慶是世界酸雨污染代表地區(qū)之一，重慶空氣

3、污染特點(diǎn)主要表現(xiàn)為高濃度的二氧化硫污染，降水的pH最小值為2.85，降水的年平均值為4.14～4.76，酸雨pH平均值為4.14～4.55，酸雨頻率范圍為93.7％～34.7％。常年降雨水的pH值屬于對(duì)混凝土強(qiáng)侵蝕及特強(qiáng)侵蝕作用范圍。對(duì)象重慶輕軌這樣的重要結(jié)構(gòu)工程就必須進(jìn)行酸雨對(duì)其耐久性的影響研究。 (3) 本文運(yùn)用生命周期評(píng)價(jià)方法（LCA）進(jìn)行了對(duì)摻加鈦渣、鋰渣與煅燒磨細(xì)煤矸石混摻以及摻復(fù)合TG粉的新型混凝土研究，并與同強(qiáng)度等

4、級(jí)的混凝土的環(huán)境性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，由于這幾種渣體的填充效應(yīng)與增強(qiáng)效應(yīng)，在相同強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，水泥用量大幅度降低，未資源化的渣體大量使用，從而有效地改善了混凝土的環(huán)境性能。提高了混凝土的耐久性，延長(zhǎng)了混凝土的使用年限，實(shí)現(xiàn)了混凝土與環(huán)境的協(xié)調(diào)。 (4) 結(jié)合嚴(yán)重酸雨地區(qū)的實(shí)際情況，采用周期浸泡和噴淋方法對(duì)混凝土進(jìn)行耐酸性實(shí)驗(yàn)，根據(jù)混凝土的強(qiáng)度損失、重量損失與中性化深度，定性地評(píng)價(jià)混凝土的耐酸性。 (5) 由于鈦渣、鋰渣、TG復(fù)合渣

5、礦物摻合料的火山灰效應(yīng)、填充效應(yīng)、強(qiáng)度效應(yīng)與超疊加效應(yīng)，摻加有鈦渣、鋰渣及TG粉的水泥，水化產(chǎn)物的火山灰反應(yīng)，形成具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)致密的C-S-H凝膠，改善了水泥石的孔結(jié)構(gòu)，使水泥漿與集料界面變得密實(shí)。水泥石的總孔隙（孔徑37.5 ? -75000 ?）與有害孔明顯減少，毛細(xì)孔半徑變小，凝膠孔增加。隨著水化硬化時(shí)間的延長(zhǎng)，水泥石的孔隙率、孔徑分布及其物理狀態(tài)也相應(yīng)改善。 (6) 堿鈦渣－礦渣混凝土90天強(qiáng)度達(dá)到88MPa，120天強(qiáng)

6、度超過(guò)90MPa。用水泡鈦渣作骨料的堿鈦渣－礦渣混凝土，28天抗壓強(qiáng)度為55 Mpa ，120天抗壓強(qiáng)度超過(guò)80MPa。采用蒸汽、蒸壓養(yǎng)護(hù)時(shí)，各組強(qiáng)度均超過(guò)標(biāo)養(yǎng)90天的強(qiáng)度，其中堿鈦渣增長(zhǎng)率高達(dá)16.2％。堿鈦渣－礦渣砂漿、混凝土試件的耐酸蝕能力比普通硅酸鹽水泥砂漿、混凝土的耐酸蝕能力強(qiáng)。鈦渣與硅灰都可使混凝土的抗氯離子滲透的性能得到提高。但堿鈦渣－礦渣混凝土的抗氯離子滲透性能比堿礦渣混凝土差。用礦渣、鈦渣作摻合料時(shí)，混凝土或砂漿試件的

7、抗碳化性能降低。 (7) 煅燒煤矸石粉與鋰渣復(fù)摻時(shí)，煅燒煤矸石與鋰渣各摻10％，無(wú)論工作性還是強(qiáng)度，都是最好的。當(dāng)煅燒煤矸石粉摻量為10％，鋰渣為40％的L4組，雖然強(qiáng)度低于L1，但28天抗壓強(qiáng)度達(dá)102MPa，180天抗壓強(qiáng)度達(dá)到了113MPa。由于大量取代水泥（取代量達(dá)50％），使這兩種利用率低的工業(yè)廢渣資源化，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益非常顯著。 (8) 煅燒煤矸石粉與鈦渣復(fù)摻，煤矸石粉摻量10％，鈦渣為20％的T2組，

8、后期強(qiáng)度發(fā)展最好。28天抗壓、抗折強(qiáng)度分別為10.8MPa、12.3MPa，180天抗壓、抗折強(qiáng)度分別為123MPa、13.9MPa。 (9) 隨TG復(fù)合粉的摻量增加，混凝土的早期強(qiáng)度有所降低，但最低的TG-50，3天的強(qiáng)度也達(dá)到79 Mpa，28天超過(guò)空白。這對(duì)減少水泥用量，節(jié)約水泥，減小混凝土的環(huán)境負(fù)荷非常有利。摻入碳纖維后，由于減少了混凝土中的裂縫出現(xiàn)，其抗壓、抗折強(qiáng)度都有所提高。 (10) 摻TG復(fù)合礦物摻合料的

9、混凝土試件，摻量增加，其耐酸性能增加，不過(guò)摻量在30％～50％之間變化不明顯。摻30％ TG復(fù)合摻合料和12％苯丙乳液的混凝土試件的耐酸性能最好，這也印證了聚合物乳液可以提高混凝土的耐酸性。碳纖維的摻入，混凝土表面與內(nèi)部裂縫明顯減少，耐酸性、抗氯離子的滲透能力和耐人工海水浸-烘能力提高，能運(yùn)用于嚴(yán)酷環(huán)境下的混凝土工程。 (11) 摻入TG復(fù)合礦物摻合料后，混凝土的碳化抗能力較空白的都有所下降。但只要水灰比小，強(qiáng)度高，摻TG復(fù)合礦