硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土性能的影响.pdf

中国科技核 心期刊 新 蟓 粉 硫酸与硫酸盐共同作用 对混凝土性能的影晌 石亮 ， 吴烨 ， 刘建忠 ， 续荣贵 。 ， 阳大飞 ， 乔艳静 ( 1 江苏省建筑科学研究院有限公司， 高性能土木工程材料国家重点实验室， 江苏 南京2 1 0 0 0 8 2 江苏博特新材料有限公司， 江 苏 南京2 1 0 0 0 8 ) 摘要： 混凝土结构在酸与盐共同作用环境中服役日趋常见， 但就混合侵蚀介质对混凝土性能影响的研究尚不系统。试验研究 了硫酸 与硫酸盐共 同作用下混凝土剥蚀情况 、 力学性能及体积稳定性的变化规律 ， 对劣化机理进行 了分 析。结果表 明， 硫 酸与硫 酸 盐长期作用对低水胶比混凝土剥蚀及强度发展影响显著， 试件体积膨胀。 耐酸粉料能降低混合侵蚀介质作用下试件剥蚀率， 强度损 失减小 ， 提升 了体积稳定性 胶凝 体系中钙硅 比及密实程度是影响其性 能劣化 的关键 。 关键词 ： 硫酸； 硫酸盐； 混凝土； 剥蚀； 强度； 体积稳定性 中图分类号： T U 5 2 8 3 3 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 0 2 0 4 Effe c t o f s u l f u r i c a c i d a n d s u l f a t e o n p r o p e r t i e s o f c o n c r e te S H I L i a n g a ， I v L I U J i a n z h o n g a ， XU R o n g g u i ， Y A NG D ， Q I A0 Y a n j i n g 2 ( 1 J i a n g s u R e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e ， S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f Hi s h p e rf o r ma n c e C i v i l E n g i n e e r i n g Ma t e ri a l s ， N a n j i n g 2 1 0 0 0 8 ， J i a n g s u ， C h i n a ； 2 J i a n g s u B O T E N e w Ma t e ri a l s C o L t d ， N a n j i n g 2 1 0 0 0 8 ， J i a n g s u ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I t i s c o m mo n t o s e e t h a t c o n c r e t e s t r u c t u r e s e r v i c e i n t h e e n v i r o n me n t o f a c i d a n d s alt b u t t h e s t u d y o n i n f l u e n c e o f mi x e d e r o s i o n me d i a o n p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e i s r a r e Th e e ff e c t o f s u l f u ri c a c i d an d s u l f a t e o n c o n c r e t e e r o s i o n c o n d i t i o n ， me - e h a n i c a l p rop e rty a nd b u l k s t a b i l i t y we r e i n v e s t i g a t e dT h e d e t e ri o r a t i o n me c h an i s m o f c o n c r e t e i n mi x e d e ros i o n me d i a wa s als o b e an aly z e dTh e r e s u l t s s h o w t h a t t h e i n f l u e n c e s o f s u l f u ric a c i d a n d s u l f a t e o n e ros i o n a n d s t r e n g t h d e v e l o p me n t o f c o n c r e t e wi t h l o w wa t e r - b i n de r r a t i o a l e s i g n i fi c ant C o n c r e t e s p e c i me n e x p an d s i n mi x e d e ros i o n me d i a Ac i d r e s i s t an c e a d mi x t u r e c a n r e d u c e t h e c o n c r e t e e ros i o n r a t i o ， mo r e o v e r t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d b u l k s t a b i l i t y o f c o n c r e t e a r e g u a r a n t e e d T h e c alc ium s i l i c a t e r a - t i o a n d c o mp a c t n e s s o f e e me n t i t i o u s s y s t e m a r e k e y p o i n t s wh i c h i n flu e n c e t h e c o n c r e t e p e rfo r manc e d e g r a d a t i o n i n mi x e d e r o s i o n me d i a Ke y wo r d s s u lf u ri c a c i d ； s u l f a t e ； c o n c ret e ； e ros i o n s t r e n gth ； b u l k s t a b i l i t y 我国大部分地区矿山的开挖形成了众多尾矿区， 应经济发 展-的需求， 有必要对尾矿区域进行合理整治， 并开展基础设施 再建设。 但多 数 尾矿区 存在 严重的 化学腐 蚀， 以 硫铁矿为 例， 因 氧化形成的硫酸及硫酸盐将对混凝土等基础构筑物安全服役 造成 危害【l】。了 解并掌 握混凝 土材料在 此种特殊环 境下的 耐久 性劣化规律， 对提出相应的混凝土寿命保障措施至关重要。 基金项 目： “ 9 7 3 ” 国家重 点基础研究发展计划资助 项 目 ( 2 0 0 9 CB6 2 3 2 0 0 ) “ 十二五” 国家科技支撑计划资助项目( 2 0 1 1 B A E 2 7 B 0 2 ) 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 6 0 4 作者简介： 石亮， 男， 1 9 8 3 年生， 辽宁鞍山人， 硕士， 主要从事混凝土 耐久性及外加剂研究工作。地址： 南京市江宁区上坊镇万安西路 5 9 号， 电话 ： 0 2 5 5 2 7 0 4 0 9 6 ， E - ma i h s l 1 9 8 3 9 2 y abo o c o mc n 。 2 新型建筑材料 2 0 1 3 1 本文以某硫铁矿尾矿区改建工程为依托， 结合工程实际， 通过试验室模拟， 研究 硫酸与硫酸盐共同 作用下普通混凝土 及掺有耐酸粉料混凝土的剥蚀情况、 力学性能及体积稳定性 变化规律， 为混凝土材料耐腐蚀性能提升提供借鉴。 1 试验 1 1 原材料 胶凝材料： 海螺 P 0 4 2 5水泥； 级粉煤灰； $ 9 5磨细矿 渣粉； N F ( I ) 型混凝土耐酸粉料， 江苏博特新材料有限 公司 生产， 粉料体系以A 卜0 、 S i一 - 0化合物为主， 有机小分子化 合物为辅进行构筑， 掺量为胶凝材料质量的1 0 。 水泥、 粉煤 灰和矿渣的化学组成见表 1 。 混凝土粗骨料为5 0 - 3 1 5 m m连 续级 配石灰岩碎石， 堆积密度1 3 2 7 k g m ； 细 骨料为 河砂， 细度 模数为2 1 。 减水剂选用江苏省建筑科学研究院有限公司开发 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石亮， 等： 硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土性能的影响 的P C A聚羧酸系高性能减水剂。 表 1 胶凝材料化学组成 项 目 S i O 2 C a O Mg O F e 2 0 3 A 1 2 03 K 2 0 N a 2 0 T i O 2 S O 3 1 2 试验方法 1 2 1 试验制度选择、 试件的制备与养护 试验首先对实际工程混凝土服役环境进行调研， 混凝土 服役区域地下水p H值为2 4 ， S 0 4 2 一 浓度为2 0 0 0 4 0 0 0 m g L 。 为快速评价侵蚀介 质对混凝土性能的 影响， 本文采用 试验室 模拟加速方法进行 研究， 将混凝土置于p H为1 2 ， S 0 4 2- 浓 度 约为4 8 0 0 0 m g L的混合侵蚀环境中浸泡。 研究采用表2 所示的配合比进行混凝土制备，混凝土试 件成型2 4 h 后拆模， 放入蒸养箱中 选取合适的 制度进行养 护， 1 2 h 后取出， 目 的是适当加速混凝土的水化进程， 使其具 备一定的强度( 抗压强度不小于2 O M P a ) ， 有助于评价硫酸及 硫酸盐共同作用下混凝土的性能劣化，避免混凝土在溶液中 继续水 化产生影响。 将 养护 后的 试件从蒸养箱中 取出， 一半放 入水中继续养护， 一半放入配制好的混合侵蚀溶液中浸泡， 指 定龄期取出测试相关性能变化。 表 2 混凝土的配合 比及其抗压强度 编 混凝土配合 , ( k g m 3 ) 号 水 泥 粉 煤 灰 矿 渣 雾 砂石 子水 减 水 剂 0 水 胶 抗 压 强 比 度 M P a A 2 2 3 3 7 l 1 2 0 7 l U U 5 l 6 U 1 0 U 3 5 4 B 2 4 6 41 1 2 3 0 6 95 1 1 3 5 1 6 0 1 5 O3 9 2 8 2 C 2 7 4 4 6 1 3 7 0 6 7 8 i 1 0 5 1 6 0 2 O 0 3 5 4 9 7 D 3 0 9 5 2 1 55 O 6 55 1 06 9 1 6 0 25 0- 3 1 4 2 O E 1 8 6 3 7 1 1 2 3 7 71 0 1 1 5 8 1 6 0 1 0 04 3 3 5 8 F 2 0 5 4 1 1 2 3 4 1 6 9 5 1 1 3 5 1 6 0 1 5 0 3 9 3 7 4 G 2 2 8 4 6 1 3 7 4 6 6 7 8 1 1 0 5 1 6 0 2 0 0 3 5 4 9 4 H 2 5 7 5 2 1 5 5 5 2 6 5 5 1 0 6 9 1 6 0 2 5 0 3 1 5 3 4 注： 减水剂掺量按占胶凝材料总量计； 抗压强度为混凝土试 件拆模后蒸养 1 2 h 强度。 已有文献研究表明脚 ， 混凝土胶凝体系的化学组成及密实 程度是影响 其耐腐蚀性能的主导因 素，因 此在配合比 设计时 主要考虑了不同水胶比及特种耐酸粉料存在的影响。由表2 可以看出， 8 组混凝土试件的初始抗压强度均达到2 0 M P a以 上， 符合相关标准规范要求圄 ， 此时的试件在水中及酸性混合 溶液中浸泡， 水泥继续水化产生的影响将大幅降低。 1 2 2 剥蚀试验 成型4 0 m m x 4 0 m m x l 6 0 n l n l 的混凝土试件， 分为2 组， 一 组测试初始质量后放入净水中进行浸泡，另一组测试初始质 量后放入混合侵蚀溶液中进行浸泡，指定龄期将2 组试件取 出， 分别测试浸泡后的 质量， 按式( 1 ) 计 算试件的 剥蚀率。 = ( 一 式中： 混凝土剥蚀率， ； 一 泡水混凝土试 件初始 质量， g ； d 一 泡混合侵蚀溶液混凝土试件初始质量， g ； 慨龄期为i 时泡水混凝土试件质量， g ： 肥一 龄期为i 时泡混合侵蚀溶液混凝土试件质量， g 。 1 2 3 力学性能试验 成型4 0 m m x 4 0 m m x l 6 0 m m的混凝土试件， 分2 组分别 置于水中 及混合侵蚀溶液中 浸泡至指定龄期后取出， 测试水 中 养护试件 及混 合溶液中 浸泡试件的抗压强 度， 通过抗压强 度比 来反映 试件在混合侵蚀溶液中浸泡后的力 学性能变化。 1 2 4 体积稳定性试验 成型4 0 m m x 4 0 m m x l 6 0 m m的 混凝土试件， 蒸养后 测试 其初始长 度， 将试件浸泡于混 合侵蚀溶液中至指定 龄期取出， 测试试件长 度， 按式( 2 ) 计算试件的 体积变形 值。 占 = r - L 0 ) 见 ( 2 ) 式中： 一 混凝土试件变形值， m m ： L 一 混凝土 试件初 始长度， 矗 ； f -_ 龄期为 时 泡混 合侵蚀 溶液混凝 土试 件长度， IIlI Il ； 混 凝土试件标准测距， 取1 5 0 m m 。 2 结果与讨论 2 1 硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土剥蚀的影响 混凝土由于其组成成分中含有大量碱性物质，因此在酸 性 溶液中 浸泡时 很容易发生中和反应， 导致胶凝 组分溶解， 试 件出现剥蚀。此外， 已有的研究表明， 硫酸盐的存在会与混凝 土 胶凝体系中的 氢氧化钙反应生成 膨胀产物， 导致混凝土试 件局部 开裂剥落， 造 成混 凝土的 剥蚀损失， 从试件的 剥蚀率发 展 情况 可以 直观地了 解混凝土在硫酸 及硫酸盐 共同 作用下的 劣 化程度。图1 为混合侵蚀溶液作用下混 凝土的 剥蚀情况。 口 l 4 d 一 2 8 d 。 A B c D r Ln L- LII1 F G 图 1 混合侵蚀溶液作用下混凝土的剥蚀情况 NE W B UI L DI NO MA T E R I AL S 3 2 2 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石亮， 等： 硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土性能的影响 由图 1 可以看出， 浸泡 1 4 d 时， A D混凝土试件有所剥 蚀， 但差异并不明显， E H混凝土试件的整体质量均表现出增 长的趋势， 同样差异也不明显， 水胶比不同带来的混凝土试件 剥蚀率的差异在 1 4 d 时没有得到体现； 浸泡2 8 d时， 试件因 水胶比不同带来的剥蚀率差异逐渐增大， 主要表现为： 在无耐 酸粉料掺入的混凝土( A D ) ， 试件的质量损失率随着水胶比 的减小而增大， 耐酸粉料的掺入明显减缓试件的剥蚀， 但此时 水胶比带来的试件剥蚀影响与无耐酸粉料掺入的混凝土几乎 相同， 试件的整体质量增长减小， 逐渐转为负增长， 即出现剥 蚀。混凝土试件的剥蚀情况仅仅是其在混合侵蚀溶液中浸泡 产生劣化的表观现 象， 对于实际 工程而言， 混凝土强度发展是 否受到影响， 又会受到何种影响更 值得研究。 2 2 硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土力学性能的 影响 混凝土在水和混合侵蚀溶液中浸泡 1 4 d 、 2 8 d的抗压强 度分别见图2 、 图3 。 6 0 4 0 瞪 墨 z o O 8 0 6 0 垒 4 0 2 0 0 A B C D E F G H 试件编 号 图 2 1 4 d 时混凝土的抗压强度 A B C D E F G H 试件编号 图 3 2 8 d 时混凝 土的抗压强度 由图2 、 图3 可以看出， 无论是净水浸泡还是混合侵蚀溶 液浸泡， 混凝土的1 4 d 抗压强度受水胶比变化的影响都较为 明显， 随着水胶比的降 低， 混凝土的 抗压强度增大； 掺入耐酸 粉料 不会影响 混凝土试件强 度的 发展， 在一定 程度上对混凝 土还有增强作用； 在2 8 d时， 净水浸泡情况下的混凝土试件 抗压强 度与水胶比 的相关性 仍较强， 但在混合侵蚀 溶液中 浸 泡的混凝土试件，其抗压强度的发展与水胶比的关联性不再 显著。 4 新型建筑材料 2 0 1 3 。 1 只从单纯的抗压强度分析混凝土在硫酸及硫酸盐共同作 用下的性能 变化仍不够全面， 利用抗压强度比 研究混凝土试 件在混合侵 蚀溶液作用下的强 度发展更为科学。 A D 组普通 混凝土试件1 4 d 及2 8 d 浸泡龄期下的 抗压强 度比随水胶比 的变化见图4 ， E H组掺有耐酸粉料的耐酸混凝土试件 1 4 d 及2 8 d 浸泡龄期下的 抗压强度比 随水 胶比的 变化见图5 。 图 4 普通混凝土抗压强度比随水胶比的变化 图 5 耐酸 混凝土抗压强度比随水胶 比的变化 由图4 、 图5 可见， 浸泡 1 4 d 时， 不同水胶比的混凝土试 件抗压强度比几乎相同， 不受水胶比大小的影响； 浸泡2 8 d 时， 水胶比 较小的 混凝土试件表 现出明 显的抗压强 度比下降， 抗 压强度比降低至6 0 以下， 水胶比较大的混凝土试件抗压强 度比 略有提升， 但不超过7 5 。 掺入耐酸粉 料后， 混凝 土试件 浸泡 1 4 d的抗压强度比与未掺耐酸粉料时几乎相同， 均保持 在9 0 左右， 浸泡2 8 d时， 混凝土试件的抗压强度比仍没有 大幅的波动， 未出现随水胶比减小而大幅降低的现象， 抗压强 度比仍保持在8 0 左右。 2 - 3 硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土体积稳定性 的影响 混凝土在硫酸与硫酸盐共同作用环境中服役， 体积稳定 性是仅次于强度损失的另一项重要指标。体积稳定性不佳的 混凝土 容易出 现收缩或膨 胀开 裂， 有害介质 将沿着裂缝侵入 混凝土内部， 造成混凝土结构的加速破坏， 良好的体积稳定性 对服役于侵蚀环境中的 混凝土构 件耐久性保障尤为重要， 因 此有必要对混 合侵蚀介质作用下混 凝土的 体积稳定性 加以 分 析。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石亮， 等： 硫酸与硫酸盐共同作用对混凝土性能的影响 测试了水胶比为0 3 9 时， 普通混凝土及掺耐酸粉料混凝 土在混合侵蚀溶液中 浸泡的 膨胀值变化情况， 结 果见图6 。 2 X 趔 渣 ， 直 图 6 混凝土的膨胀发展规律 由图6 可以看出， 相比于普通混凝土， 掺耐酸粉料的混凝 土2 8 d 膨胀值明显降低， 由1 8 2 x 1 0 降低至8 6 x 1 0 ， 降幅达 5 2 7 ， 体积稳定性显著提升。 2 4 硫酸与硫酸盐共同作用对胶凝材料劣化影响 机理 混凝土在硫酸与硫酸盐共同作用下为何会出 现剥蚀的差 异、 抗压强度比及体积稳定性的变化， 并不可用单一酸或单一 盐作用下的侵蚀机理很好地揭示， 需要进一步探讨。 混凝土水 泥石水化产物中水化硅酸钙凝胶( C S H ) 占7 O 以上， 氢氧 化钙( C H ) 占2 0 0 左右， 这2 种产物为提供材料强度和密实 度的关键4 1 。当混凝土在单一硫酸侵蚀环境下服役时， 其胶凝 体系中的C H最易与酸发生中和反应， C H晶体溶解，水泥石 中出现孔隙圈 ； 此外， C S H也会与酸反应生成可溶性钙盐， 造成凝胶的脱钙，混凝土胶凝体系中水化产物的溶蚀造成试 件出现剥蚀以及强度降低6 1 。但是单一硫酸作用并不会引起 混凝土基体的膨胀，同时试验过程中出现的试件增重现象也 得不到很好的解释。当混凝土在单一硫酸盐侵蚀环境下服役 时， 其凝胶体系中的C H首先与S O 4 2 _ 反应生成硫酸钙， 硫酸钙 再与体系中的铝酸盐相反应生成钙矾石( A F t ) f 7 ， 造成混凝土 基体膨胀， 由于A F t 可携带 1 8 个结晶水， 因此， 长期保水状态 下的混凝土试件会出现质量增加现象，但短期混凝土强度发 展的变化并不能用单一硫酸盐作用的机理做出合理的解释。 由此可见，硫酸与硫酸盐共同作用下对胶凝材料劣化的影响 机理需要综合考虑各方面因素进行科学的分析。 研究表明嘲 ， p H值影响着混凝土在硫酸盐环境下侵蚀产物 的组成。 当p H值较低时， A F t 的稳定态将不复存在， 仅有石膏 产物生成，酸与盐在混凝土的侵蚀劣化过程中存在着耦合作 用。硫酸与硫酸盐共同作用于混凝土中的水泥石， 硫酸中的H + 首先对体系中的C H 、 C S H 等水 化产物造成侵蚀破坏， 在水 泥石中形成一定量的孔隙与裂纹， 同时造成C a 2 + 的流出， S 0 4 2 _ 与c a 2 +结合形成沉淀， 附 着于新形 成的孔隙与裂纹中， 石膏产 物形成过程中吸水造成混凝土质量增加与体积膨胀。耐酸粉 料的 存在使混凝土胶凝体系中 的钙硅比( C S ) 降 低， 减少了 可 与H 反应的C H存量，混凝土水化产物的溶蚀现象得以缓 解，表现为试件的剥蚀率降低，石膏产物质量增加速率高于 H +侵蚀造成的水化产 物溶 蚀速率， 混凝土试 件表现为 增重。 由 于C S 的降低， 造成 掺有耐酸粉料的 混凝土试件的强 度发展 缓慢， 但此时硫酸与硫酸盐混合侵蚀介质中H 对水泥石的侵 蚀破坏能力已 被大幅削弱， 因此， 试件的强度发展得到保障。 较低的C S 还使得可与s o ? 一 反应生成膨胀产物的C a + 量降 低， 有效抑制了试件的膨胀。此外， 耐酸粉料还通过填充作用 在一定 程度上提升了 混凝土基体自 身的密实 程度， 膨胀产物 在混凝土基体内的生长受到抑制， 因此， 混凝土的体积稳定性 得以保障。 3 结语 ( 1 ) 在硫酸与硫酸盐共同作用下， 低水胶比混凝土试件的 剥蚀更加明 显， 随 着浸泡龄期的 延长， 试件的 剥蚀情况趋于严 重，耐酸粉料的掺入能有效降低混合侵蚀介质作用下混凝土 试件的剥蚀率。 ( 2 ) 硫酸与 硫酸盐 长期作用 下混凝土 试件的强 度发展受到 影响， 随着水胶比的降 低， 混凝土抗压强度损失 增加， 掺耐酸 粉料混凝土的强度损失显著减小， 2 8 d 侵蚀龄期下， 混凝土抗 压强度比均保持在 8 0 左右。 ( 3 ) 混凝土在硫酸与硫酸盐共同作用的环境中服役， 试件 会出现体积膨胀， 2 8 d 膨胀值为 1 8 2 x 1 0 ， 耐酸粉料可抑制混 凝土的膨胀， 2 8 d 膨胀值下降幅度达5 2 7 ， 混凝土体积稳定 性提升。 ( 4 ) 混凝土胶凝材料体系中易与酸反应的碱性物质含量、 C S H凝胶的钙硅比以及基体的密实程度是影响试件在硫 酸与硫酸盐共同作用下服役性能的关键。 参考文献： 1 】 J e n s G r t i g e r ， K a y Ha me r ， H o m t D S c h u l z T h e p o t e n t i a l f o r c h e mi c a l a t t a c k b y a c i d s u l f a t e s o i l s i n n o r t h e m g e r ma n y c o rn b i n e d a c i d a n d s u l f a t e a t t a c k o n c o n c r e t e J B e t o n u n d S t a h l b e t o n b a u ， 2 0 08 ， 1 0 3( 8 ) ： 5 63 5 6 9 【 2 】 Kh a t r i R P ， S i fi v i v a t n a n o n V， Y a n g J L R o l e o f p e r me a b i l i t y i n s u l p h a t e a t t a c k【 J 1 C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 1 9 9 7 ， 2 7( 8 ) ： 1 1 7 9 -1 1 8 9 3 】 A S T M C 1 0 1 2 - 2 0 0 4 ， S t a n d a r d T e s t Me t h o d for L e n g t h C h a n g e o f H y d r a u l i c - C e m e n t Mo r t a r s E x p o s e d t o a S u l t e S o l u t i o n S ( 下转第 6 1 页) N E W B UI L DI NG MAT E R I AL S 5 瑚m姗 2 o 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 蒋雅君， 等： 隧道工程非织造土工布的水平排水特性探讨 大得多， 其水平排水能力自 然就会下降。 一 黼 f b ) 5 0 0 g m 图 8 2种无纺布的模型对 比 ( 2 ) 受到法向压力时， 非织造布受压而发生孔隙率的变 化，认为这主要体现在等效孔径r 的减小上，而则变化不 大。在一定压力下无纺布厚度的变化趋势也已经趋于平缓， 孔隙率亦然【句 。这样的压缩虽然均会减小这2 种规格无纺布 的 排水能力， 但相比 较而言在同 等压缩条件下， 5 0 0 g m无纺 布由于其N P仍然大于4 0 0 g m z 的， 因此其排水能力仍然小 于4 0 0 g m 的无纺布。 ( 3 ) 在边界相对封闭且外界位移限制已经基本稳定的情 况下， 无纺布排水层所占有的空间也保持一定。 尽管水压在增 加， 但由于水流仍然主要是在非织造布内部流动， 认为水压对 无纺 布的 后期 压缩作用不大， 此时无纺布的模型参 数基本也 不再调整， 反映在无纺布的水平渗透系数基本保持稳定上， 因 此在排水试验中无纺布单位时间的排水量基本呈现随等差水 压而线性增加的规律。 4 探讨 ( 1 ) 非织造布水平方向截面的多孔介质模型尚处于半定 量化阶段， 需要进一步深入认识。 决定模型模拟精确度的2 个 重要参数为等效孔径r 及孔隙数量 ，这 2 个参数决定了非 织造布水平排水能力的重要因素等效： 过水面积S ( n S或 7 r r 2 ) 及水流接触的纤维周长( P或2 7 r r ) 。随着图像捕 。 捉及处理、 统计、 分形技 术的 发展171 ， 非 织造布的 微观结构也将 得到 进一步的 认识， 只要相关技术 达到 一定的成 熟程度， 也必 将能精确地量化以上模型参数。 一 ( 2 ) 在隧道工程中使 用的非 织造布不但具有排水功能， 也 能 起到对防 水层的 缓冲、 保护功能。 从实际的 使用效果来看， 过低规格的 非织造布由 于其厚度偏低， 抗拉强度低， 容易 在施 工过程中 被撕破而影响其使 用效 果， 因此， 相关行业规范中 都 要求非织造布的规格不能过低。但也如本文的试验结果所显 示的， 非织造布不一定就是规格越高其排水能力越好， 还要结 合其实际的排 水能 力进行综 合比 选。 ( 3 ) 非织造布对水压的卸载作用是比 较明显的， 结合软式 透水管使用或排水层后空腔存在连通路径时，其排水能力增 强， 对水压的卸载作用也会更佳。 但隧道工程中 排水层对水压 的具 体卸 载程度， 仍然需要展开 进一 步研究。 参考文献： 1 马建伟 ， 郭秉 臣， 陈韶娟 非织造 布技术概 论【 M】 北京 ： 中国纺织 出版社 ， 2 0 0 4 【 2 】 郭秉臣 非织造布学 M 北京： 中国纺织出版社， 2 0 0 2 3 3 吕康成， 崔凌秋， 王大为， 等 隧道衬砌混凝土施工过程中防水层 受力测试 J 公路 ， 2 0 0 0( 5 ) ： 4 6 - 4 8 4 任之 忠， 李学军 土工织物透 水性能的研究 J 西北水资源与水工 程 ， 1 9 9 7 ， 8 ( 4 ) ： 2 4 2 7 【 5 】 S L T 2 3 5 - 1 9 9 9 ， 土工合成材料测试规程【 S 6 魏取福， 贺福敏 非织造土工布压缩性及导水性的研究 J 】 纺织学 报 ， 1 9 9 6 ， 1 7 ( 5 ) ： 4 7 4 9 【 7 1 杨旭红， 李栋高 非织造材料孔隙结构的定量表述 J 1 _产业用纺织 品， 2 0 0 5 ( 1 ) ： 1 0 1 5 A ( 上接第 5页) 【 4 】4 彭小芹， 马铭彬 土木工程材 料【 M】 重庆 ： 重庆 大学出版社 ， 2 0 0 6 ： 4 0 41 【 5 】 E l k e G r u y a e r t ， P h i l i p V a n d e n He e d e ， Ma t h i a s Ma e s ， e t o 1 I n v e s t i g a t i o n o f t h e i n f l u e n c e o f b l a s t - f u r na c e s l a g o n t h e r e s i s t a n c e o f c o n e r e t e a g a i n s t o r g a n i c a c i d、 o r s d l p h a t e a t t a c k by me a n s o f a c c e l e r a t e d d e g r a d a t i o n t e s t s忉 C e me n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0l 2， 4 2： 】 7 3 -1 8 5 6 】 杨凯 酸性水腐蚀下混凝土性能 的劣化与防护技术研究【 D 】 武汉 ： 武汉理工大学 ， 2 0 1 1 【 7 Ma k h l o u fi Z， K a d r i E H， B o u h i c h a M， e t a 1 R e s i s t a n c e o f l i me s t o n e mo r t a wi t h q u a t e rna r y b i n de r s t o s u l f u r i c a c i d s o l u t i o n J 】 C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e ri a l s ， 2 0 1 2 ， 2 6 ： 4 9 7 - 5 0 4 8 】 Z h o u Q， Hi l l J ， B y a r s T E A， e t o i T h e r o l e o f p H i n t h a u m a s i t e s u l f a t e a t t a c k J 】 C e me n t and C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 6 ， 3 6 ： 1 6 0 一 A N E W B UI L DI NG MA T E R I AL S 6 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m