基于机制砂混凝土在隧道工程服役过程中出现的侵蚀破坏现象,采用相同的原材料、配合比进行混凝土加速侵蚀试验,研究了机制砂成分对隧道混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,含有石膏矿物相且石粉含量较多的机制砂制备出的砂浆试件,在低温环境下发生了硫酸盐侵蚀破坏。因此,在低温环境下使用机制砂作为隧道混凝土细骨料时,必须检验并控制其成分,防止其对混凝土的耐久性带来不利影响。

为研究低温环境下石灰岩机制砂及石粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,以掺/未掺石灰岩石粉的机制砂砂浆、掺/未掺石灰岩石粉的天然砂砂浆为模拟对象,结合硫酸盐腐蚀介质及低温环境特点,采用温度(5±1)℃的5%的MgSO4溶液模拟服役环境,对比研究了不同腐蚀龄期(0 d、60 d、90 d、210 d、270 d、360 d)试件的外观和强度变化,并基于XRD、FTIR测试分析了侵蚀产物。结果表明:随着龄期的增长,侵蚀方式由传统的钙矾石型硫酸盐侵蚀逐渐过渡到以碳硫硅酸钙为侵蚀产物的TSA岩侵蚀;石灰岩机制砂和石粉均能促使砂浆产生TSA侵蚀,且石粉的影响更加明显。

通过外观变化、砂浆强度、XRD及SEM-EDS分析等技术,研究了两种不同矿物组成的水泥对掺石灰石粉水泥砂浆经温度为5℃、质量分数为5%的Mg SO4溶液侵蚀后碳硫硅钙石形成的影响。结果表明,Al相含量越多,生成的碳硫硅钙石越多,侵蚀越严重。通过对水泥矿物组成进行合理优化,可以提高混凝土抗TSA侵蚀能力,提高其耐久性。