[00116758]硫酸盐侵蚀环境下轨道交通工程混凝土耐久性提升关键技术开发与应用

一、课题来源与背景 项目名称：硫酸盐侵蚀环境下轨道交通工程混凝土耐久性提升关键技术开发与应用,该项目为重庆市社会事业与民生保障科技创新专项项目,立项编号为cstc2017shmsA30031,项目总计经费30万元。该项目于2017年10月正式立项,计划起止时间为2017年10月至2020年12月。 该项目为原重庆市科委拨款项目,由项目承担单位使用原重庆市科委拨款经费开展相关研究工作。 二、研究目的与意义 项目以乌鲁木齐城市轨道交通为工程背景,围绕硫酸盐侵蚀环境下混凝土结构长寿命化,从混凝土劣化机理分析、抗硫酸盐腐蚀关键技术等方面开展系统研究。对新疆典型地区城市轨道交通工程所处的硫酸盐环境因素进行耦合,建立面向实际环境的混凝土服役寿命预测模型,对混凝土结构整体进行科学评估。本项目的研究为实现乌鲁木齐城市轨道交通工程混凝土结构的长寿命保障提供理论依据和技术保障。 三、主要论点与论据 以混凝土所服役的工程环境特点为研究出发点,混凝土侵蚀破坏抑制机理为原理,从降低硫酸根离子侵入、阻止其溶出、降低结晶压等多种角度,综合利用有机-无机复合理论和分子结构设计方法,完成混凝土液态选择性结晶抑制材料的开发;对比分析单一硫酸盐、硫酸盐与氯盐耦合、硫酸盐与冻融耦合条件下混凝土宏观性能变化规律,并对微结构进行分析,得出微结构的劣化时变机制,总结影响混凝土耐久性的关键微结构特征;调研现有国际先进混凝土服役寿命预测模型,借助相似理论,采用加速循环侵蚀方法对模型中关键参数进行合理修正,并应用迭代算法等将不同环境荷载作用进行有机结合,建立符合实际工程需求的混凝土服役寿命模型;将研究成果在乌鲁木齐地铁工程中进行示范应用,提升轨道交通工程高性能混凝土制备技术水平。 四、创见与创新 1.完成高性能混凝土液态耐腐蚀外加剂（CAEA）的研制 以阻锈型聚羧酸减水剂作渗透促进剂,加入具有渗透结晶性能的水溶性有机硅、具有微膨胀性激发剂作用的硫酸铝盐、具有络合活化作用的有机醇胺、具有调节凝结时间作用的羟基羧酸盐等多组分,优化混凝土内部缺陷、提高混凝土抗裂、抗冻、抗碳化性能、抗离子渗透能力,改善混凝土耐久性。 2.建立了混凝土寿命预测模型 以自来水为空白参考,选取了10种溶液,以20℃和50℃下不同龄期的浸泡进行对比研究,以氯离子迁移系数试验结果为数据基础,Fick第二定律为寿命预测模型建立的理论基础,采用扩散系数为变量,以一维无穷长物体非稳态扩散的方式,并合理假设初始条件,边界条件建立了砂浆即混凝土寿命预测模型。 五、社会经济效益,存在的问题 本成果成功应用于乌鲁木齐市轨道交通一、二、三、四号线,由中建西部建设新疆有限公司供应混凝土,使用了液态耐腐蚀外加剂（CAEA）,参照其施工技术进行了地铁轨道工程施工,取得了良好的应用效果。施工过程中掺入CAEA的高性能混凝土拌合物状态良好,工作性能稳定,混凝土耐久性能优秀,抗硫酸盐等级、电通量测试结果数据较普通混凝土有明显改善,可有效降低乌鲁木齐地下环境中有害离子对混凝土的侵蚀效果,且在施工过程中观察混凝土渗透表面未发现明显裂缝,保证了工程质量,延长了使用寿命,最大限度的提高了经济效益和社会效益。 六、历年获奖情况 无