腐蝕性海水環(huán)境對(duì)地下工程錨固結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性提出了重大挑戰(zhàn)。其中，錨固結(jié)構(gòu)腐蝕程度受注漿材料性能、腐蝕齡期、應(yīng)力狀態(tài)等諸多因素的影響，而注漿材料的抗腐蝕性是抗海水腐蝕的關(guān)鍵問(wèn)題。

為此，中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研究團(tuán)隊(duì)基于鐵鋁酸鹽水泥熟料、普通硅酸鹽水泥、硬石膏和石灰石粉等材料的制備，研發(fā)了耐腐蝕新型高強(qiáng)注漿材料；采用不同鹽濃度的人工海水溶液，開(kāi)展了全浸泡方式的加速侵蝕試驗(yàn)。

研究人員通過(guò)單軸壓縮試驗(yàn)、X射線衍射試驗(yàn)、熱重分析試驗(yàn)、壓汞試驗(yàn)等測(cè)試技術(shù)，系統(tǒng)研究了新型高強(qiáng)注漿材料的力學(xué)性能、膨脹率、氯離子含量、水化產(chǎn)物、微觀結(jié)構(gòu)等性能指標(biāo)的演變規(guī)律。

圖1 腐蝕齡期和海水鹽濃度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響：(a) 單軸抗壓強(qiáng)度；(b) 抗蝕系數(shù)

圖2 不同海水鹽濃度下水化產(chǎn)物的演化 

圖3 不同鹽濃度與腐蝕齡期下材料體系中硫元素含量的變化過(guò)程：(a) 0.5a；(b) 1.0a；(c) 1.5a

結(jié)果表明，高強(qiáng)注漿材料的單軸抗壓強(qiáng)度隨腐蝕齡期的增加呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律，同時(shí)，試件的抗蝕系數(shù)在0.95~1.30之間變化。隨著腐蝕齡期的增加，注漿材料的質(zhì)量和膨脹率呈對(duì)數(shù)型增長(zhǎng)。高強(qiáng)注漿材料在海水中吸收硫酸根離子，從而促進(jìn)鈣礬石的生成，以此來(lái)抵抗硫酸鹽腐蝕。另外，研究發(fā)現(xiàn)弗里德?tīng)桘}（Friedel's salt）主要是由氯化物與單硫鋁酸鹽的硫酸鹽離子交換產(chǎn)生。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了研發(fā)的新型高強(qiáng)注漿材料具有優(yōu)異的抗海水中鹽腐蝕能力和良好的力學(xué)穩(wěn)定性能，揭示海水侵蝕環(huán)境下新型注漿材料侵蝕劣化演化過(guò)程的宏細(xì)觀特征。

相關(guān)研究成果發(fā)表于《結(jié)構(gòu)與建筑材料》（Construction and Building Materials）。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。