硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法

摘要

本发明公开了一种硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法，包括环境介质表征项目和混凝土表征项目。环境介质表征项目包括浸泡液的pH值检测、SO42‑离子浓度检测和溶出物质检测，通过环境介质表征项目可以明确硫氧化细菌在混凝土腐蚀过程中的转化作用。混凝土表征项目包括混凝土的粗糙度检测、质量检测、抗压强度检测、矿物组成检测、微观结构检测和腐蚀速率检测，通过以上各方面的全面检测从而来评价硫氧化细菌腐蚀对混凝土的腐蚀程度、腐蚀机理、腐蚀速率。

说明书

技术领域

本发明涉及硫氧化细菌腐蚀混凝土技术领域，特别是涉及一种硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法。

背景技术

据统计，仅污水管道的硫氧化细菌腐蚀造成的损失占污水处理总成本的10％。为进一步探明硫氧化细菌腐蚀混凝土机理以及提出相应的防治措施，各国学者对混凝土的微生物腐蚀进行了模拟，尽管研究过程中使用到一些表征方法，但存在的不足有：一方面，未从环境介质的角度出发研究硫氧化细菌的作用；另一方面，从混凝土角度出发仅仅采用质量、抗压强度等表征方法，并未更加深入，更加系统地进行研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中表征方法不全面、不深入的缺陷，而提供一种硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法，包括环境介质表征项目和混凝土表征项目，通过环境介质表征项目可以明确硫氧化细菌在混凝土腐蚀过程中的转化作用；

包括以下步骤：

步骤1：将硫氧化细菌加入培养基中，震荡4d，得浸泡液；

步骤2：将所得浸泡液加入装有混凝土的反应器中进行浸泡，每隔15d更换一次浸泡液；

步骤3：对所述浸泡液进行环境介质表征项目检测，对所述混凝土进行混凝土表征项目检测。

在上述技术方案中，所述环境介质表征项目包括浸泡液的pH值检测、SO

其中，粗糙度检测可以说明混凝土被硫氧化细菌腐蚀后表面的变化情况；质量检测和抗压强度检测可以说明混凝土被硫氧化细菌腐蚀后宏观变化情况；矿物组成检测和微观结构检测可以说明混凝土被腐蚀后内部物质的变化；腐蚀速率检测可以表明混凝土被腐蚀后不同位置的变化情况。通过以上各方面的全面检测从而来评价硫氧化细菌腐蚀对混凝土的腐蚀程度、腐蚀机理、腐蚀速率。

在上述技术方案中，在步骤1中，所述硫化细菌为培养至3代的硫化细菌。

在上述技术方案中，在步骤2中，所述浸泡为半浸泡或全浸泡。

其中半浸泡模拟的是实际应用中混凝土存在气液交界面的情况；全浸泡模拟的是实际应用中混凝土完全浸泡于溶液中的情况。

在上述技术方案中，在步骤2中，所述混凝土预先在不同位置进行标记，并分别检测不同位置的粗糙度检测和腐蚀速率检测。

在上述技术方案中，所述pH值的检测频率为每天，所述SO

在上述技术方案中，所述pH值的检测方法是使用pH计测试，所述SO

在上述技术方案中，所述矿物组成用X射线衍射分析仪定性分析；所述微观结构用扫描电镜测试；所述腐蚀速率用X射线衍射仪定量分析测试。

在上述技术方案中，所述腐蚀速率是通过X射线衍射仪定量分析AFt、CaSO

本发明的另一个目的，上述表征方法在混凝土腐蚀研究中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

从混凝土所处的环境介质和混凝土自身两个角度出发公开了硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法，其中对于环境介质表征项目包含pH、SO

附图说明

图1所示为实施例中半浸泡和全浸泡混凝土的摆放位置示意图。

图中，SB-半浸泡混凝土，SQ-全浸泡混凝土，A-圆环，B-反应器。

图2所示为混凝土位置标记示意图，其中a为半浸泡混凝土，b为全浸泡混凝土。

图3所示为浸泡液的pH值曲线。

图4所示为溶出物检测结果，其中a为超景深显微镜检测结果，b为X射线衍射仪测试结果。

图5所示为半浸泡混凝土不同位置处的粗糙度超景深显微镜测试结果，其中a为浸泡前的粗糙度，b为浸泡240天后的粗糙度。

图6所示为全浸泡混凝土不同位置处的粗糙度超景深显微镜测试结果，其中a为浸泡前的粗糙度，b为浸泡240天后的粗糙度。

图7所示为半浸泡混凝土和全浸泡混凝土随时间变化的质量损失率曲线。

图8所示为半浸泡混凝土和全浸泡混凝土随时间变化的抗压强度曲线。

图9所示为半浸泡混凝土和全浸泡混凝土浸泡240天后的X射线衍射仪测试结果。

图10所示为半浸泡混凝土浸泡240天后的扫描电子显微镜检测结果。

图11所示为全浸泡混凝土浸泡240天后的扫描电子显微镜检测结果。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种硫氧化细菌腐蚀混凝土的表征方法，包括环境介质表征项目和混凝土表征项目；

包括以下步骤：

步骤1：将培养至3代的硫氧化细菌加入培养基中，震荡4d，得浸泡液；

步骤2：将所得浸泡液加入装有混凝土的反应器中进行浸泡，每隔15d更换一次浸泡液；

步骤3：对所述浸泡液进行环境介质表征项目检测，对所述混凝土进行混凝土表征项目检测。

实施例2

本实施例是依据实施例1中的表征方法，对同时对全浸泡和半浸泡的情况进行分析，节约实验时间，缩短实验周期。

步骤2中，按照图1所示的方式，全浸泡混凝土SQ在下，半浸泡混凝土SB在上，中间用2cm的塑料圆环A隔开，放置在反应器B中。

为表征混凝土不同位置的腐蚀情况，对混凝土进行位置标记。如图2所示，按照图2a的标识方法对半浸泡混凝土SB进行位置标记。其中，顶面中心1、液面上缘2、液面下缘3侧面底部4和底面中心5，横线代表液面。按照图2b的标识方法对全浸泡混凝土SQ进行位置标记，其中，顶面中心1、侧面顶部2、侧面底部3和底面中心4。

将步骤1中所得的浸泡液注入上述已放置好并标记好的混凝土的反应器B中，浸泡液的液面位于半浸泡混凝土SB标记的液面处，每隔15d更换一次浸泡液。

实施例3

本实施例是针对实施例2的表征方法对其表征结果进行分析。

所述环境介质表征项目包括浸泡液的pH值检测、SO

每隔一天测试浸泡液的pH值，所得曲线如图3所示。

每15天检测SO

表1 SO

注：灭菌后未加Na

每隔15d更换菌液时溶出物质用超景深显微镜和X射线衍射仪测试，测试结果如图4a、4b所示。

所述混凝土表征项目包括混凝土的粗糙度检测、质量检测、抗压强度检测、矿物组成检测、微观结构检测和腐蚀速率检测。

粗糙度检测用超景深显微镜测试，分别对半浸泡混凝土SB和全浸泡混凝土SQ的不同位置进行粗糙度检测，粗糙度值如表2所示。

表2龄期为240d试样粗糙度值

半浸泡混凝土SB的检测结果如图5所示，其中a组表示浸泡之前不同位置的粗糙度，b组表示浸泡240天后不同位置的粗糙度。

全浸泡混凝土SQ的检测结果如图6所示，其中a组表示浸泡之前不同位置的粗糙度，b组表示浸泡240天后不同位置的粗糙度。

质量检测是用电子天平测试混凝土的质量变化，其结果如图7所示。从图7可以看出，SB和SQ均呈现出质量先增加(即质量损失率为负值)，后质量降低(即质量损失率为正值)，由此可以推断，混凝土在腐蚀过程中，首先由于硫氧化细菌的生长而质量增加后由于腐蚀而产生质量降低。

抗压强度用压力试验机测试，结果如图8所示。

矿物组成用X射线衍射仪对混凝土距表面0-5mm定性分析测试，结果如图9所示。

图9中，S0表示未浸泡的混凝土，从其峰值来看，矿物组成为SiO2、CH、和AFt。浸泡240天后，其图谱中出现了新的峰值，其中4号峰为CaSO

微观结构用扫描电子显微镜测试，半浸泡混凝土SB的检测结果如图10所示，全浸泡混凝土SQ的检测结果如图11所示。

腐蚀速率用X射线衍射仪定量分析测试，结果如表3至表5所示。

表3腐蚀龄期240d时试样不同深度XRD定量分析结果

表4 SB240硫酸钠百分含量％

由表4可以看出，SB240不同位置腐蚀速率依次为位置5>2>3>1>4，即和底面中心>液面上缘>液面下缘>顶面中心>侧面底部4。

表5 SQ240钙矾石百分含量％

由表5可以看出，SQ240不同位置腐蚀速率为位置4>3>2>1，即底面中心>侧面底部>侧面顶部>顶面中心。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。