氧化石墨烯改善水泥材料抗蚀性的研究

通过掺入氧化石墨烯(GO)对高贝利特水泥(HBC)材料的性能进行改性,研究了氧化石墨烯高贝利特水泥材料在硫酸盐、复合盐溶液中的抗蚀性能.研究结果表明,在两种盐溶液侵蚀的条件下,与基准试件相比,当GO掺量为0.05%时,水泥材料的抗折强度、抗压强度和抗蚀性均得到最佳的改善作用.试件微观分析可以得知,在硫酸盐溶液中,试件生成的主要腐蚀产物是钙矾石(AFt),而在复合盐溶液中,除了AFt之外,还存在水化氯铝酸钙(Friedel’s盐).由于GO对水泥水化具有促进作用,在侵蚀环境中能够提供较多Ca(OH)_2与硫酸根离子和氯离子发生反应,使AFt和Friedel’s盐的生成量增加,水泥内部结构更为密实,从而提高水泥材料的抗蚀性.试验结果对高贝利特水泥在易受环境侵蚀的工程中的应用有着远大的发展前景.     

川藏铁路石灰石粉–水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀研究

为研究川藏铁路掺石灰石粉混凝土抗低温硫酸盐侵蚀性能,通过对低温硫酸盐溶液浸泡侵蚀和电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺不同石灰石粉的水泥基材料的外观侵蚀变化等级、质量评价参数、抗压强度评价参数、孔隙特征以及侵蚀产物的测试,研究了低温环境下石灰石粉掺量对水泥基材料硫酸盐侵蚀行为的影响规律,并建立非单调Wiener随机过程模型对低温环境下石灰石粉-水泥基材料硫酸盐侵蚀服役寿命进行了预测。结果表明:（1）低温环境下硫酸盐浸泡侵蚀反应缓慢,侵蚀周期内,石灰石粉-水泥基试件外观未出现可见剥落、质量持续增加;强度先提高后降低,在侵蚀120d时出现转折;孔隙先细化后劣化,在侵蚀90d时出现转折;在侵蚀180d时有少量碳硫硅钙石生成。（2）电脉冲加速了低温环境下石灰石粉-水泥基硫酸盐侵蚀反应,电脉冲低温硫酸盐侵蚀60d时,试件表面开始剥落,质量和强度下降,内部孔隙劣化。石灰石粉掺量越多,碳硫硅钙石侵蚀破坏就越严重,石灰石粉掺量为40%的试件在侵蚀60d时就有碳硫硅钙石生成,而石灰石粉掺量为10%、20%的试件在侵蚀90d才生成碳硫硅钙石。（3）基于Wiener随机过程的可靠性寿命退化分析表明,电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺10%、20%和40%石灰石粉-水泥基材料室内加速侵蚀寿命分别为265d、130d及105d。     

粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响.试样为40mm×40mm×160mm细碎石混凝土和20mm×20mm×20mm水泥石,粉煤灰取代水泥用量为10%,30%和50%.半年浸泡试验表明,R<1.5的粉煤灰提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,在一定的粉煤灰掺量范围内,掺量增加使改善效果更好.XRD和MIP分析表明,粉煤灰通过其火山灰反应一方面降低了Ca(OH)2的含量,另一方面增强了水泥石的密实性,这有利于减少钙矾石和石膏的生成.     

硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的改善作用

将水泥净浆试件在5%Na2SO4溶液中长期浸泡,用试件强度随浸泡时间的变化和试件中物相的XRD分析,研究了硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响.在Na2SO4溶液侵蚀下,普通硅酸盐水泥净浆试件强度随浸泡时间先增长,然后急剧降低;外观和XRD相分析表明,其原因是由于形成了膨胀性钙矾石,造成试件开裂破坏;加入硅灰的水泥净浆试件强度损失明显减小,尤其是抗折强度没有降低,其抵抗强度下降系数还略有增加;原因是由于硅灰的稀释作用和火山灰效应减少了水泥净浆中Ca(OH)2的量,从而降低了水泥净浆试件在硫酸盐溶液侵蚀下形成的膨胀性钙矾石的量.因而,硅灰对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有改善作用.     

PET-砖粉砂浆的耐久性研究

采用废旧PET(polyethylene terephthalate)作为胶凝材料制备PET-黏土砖粉砂浆。研究了PET-砖粉砂浆的吸水率、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性,并通过SEM观察其微观形貌。研究结果表明,试件的7d吸水率为0.9％;20个循环后浸泡在硫酸盐溶液与清水中的试件抗压强度仅相差1.83％;PET-砖粉砂浆的氯离子电通量为48C。因此PET-砖粉砂浆具有很好的耐久性。SEM结果表明材料内部较好的密实度,呈现极少的孔隙。     

胶凝材料组成对混凝土TSA硫酸盐侵蚀的影响

研究不同水泥品种、矿物掺合料对混凝土抗TSA侵蚀性能的影响规律,采用掺30%石灰石粉填料的胶砂件,测试各砂浆在5±1℃的2%MgSO4溶液中浸泡1年后的外观破损与强度损失情况,通过X-射线衍射仪分析各砂浆的矿物成分.结果表明:不同品种水泥的抗TSA侵蚀能力由高到低依次为:硫铝酸盐水泥 硅酸盐水泥复合>硫铝酸盐水泥>抗硫酸盐水泥>普硅水泥.掺硅灰和矿渣细粉均能明显改善混凝土抗TSA侵蚀性能,且矿渣粉掺量越大效果越明显.由于粉煤灰活性低,掺量较少时可在一定程度上减缓TSA侵蚀过程,但掺量过多时反而产生不利影响.     

硫酸盐环境下PVA-FRCC强度退化与寿命预测分析

为研究硫酸盐环境下PVA纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced composites composite,简称PVA-FRCC)强度退化机理和使用寿命,采用灰色理论GM(1,1)模型模拟硫酸盐环境下PVA-FRCC试件强度退化规律,分析硫酸盐干湿循环与长期浸泡两种侵蚀方式、纤维掺量、粉煤灰掺量对强度退化的影响,基于强度退化规律预测PVA-FRCC的使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型能够很好地预测PVA-FRCC强度退化规律,模型精度高且稳定;PVA纤维掺量为1%时材料表现出较好的抗硫酸盐侵蚀能力,使用寿命较长;相比长期浸泡,干湿循环侵蚀方式可加速材料强度的退化,降低使用寿命;大掺量粉煤灰可提高材料抗压强度,从而改善PVA-FRCC的抗硫酸盐侵蚀性能,增加使用寿命。     

不同材料修补混凝土裂缝后的抗盐蚀性研究

基于模拟盾构管片裂缝,采用不同材料对裂缝修补,通过测试氯离子扩散系数和经硫酸盐侵蚀后的抗压和抗折强度,得到不同材料修补管片裂缝后的抗盐蚀性能.结果表明:丙烯酸酯共聚乳液(BR)和环氧树脂(HY)修补后,管片抗Cl~-渗透能力有所下降,Cl~-扩散系数较原基体增大了20%和8.7%;而聚氨亚酯修补材料(JZ)以及新型修补材料(XC)修补后的抗Cl~-渗透性均有所增强,较原基体分别下降了11.9%和10.1%.不同材料修补后抗硫酸盐侵蚀能力均有所降低,其中HY修补后经硫酸盐侵蚀后的抗压强度是未侵蚀试件的95.7%,降幅最小,JZ修补后经硫酸盐侵蚀后的抗折强度是未侵蚀试件的75.6%,降幅最小.     

掺石灰石粉水泥胶砂低温硫酸盐侵蚀破坏与机理

目的 研究混凝土碳硫硅酸钙侵蚀(TSA)破坏机理,以提高混凝土耐久性.方法 测试水泥胶砂在(5±1)℃,且质量分数为2%的MgSO4溶液中浸泡1a期间的外观与强度变化,利用X-射线衍射仪.傅里叶红外光谱仪,扫描电子显微镜分析了浸泡1a各砂浆的矿物成分与微观结构.结果 在低温硫酸盐环境下,少量石灰石粉的掺入可改善水泥砂浆的抗侵蚀性能,而掺量较多时反而会加速砂浆的侵蚀破坏过程.在低温硫酸盐溶液中浸泡1 a后,纯水泥砂浆的破坏形式为表面开裂、脱落,在表层砂浆中生成了大量的钙矾石和石膏晶体;掺30%石灰石粉的砂浆主要表现为表面软化、浆化,腐蚀产物以碳硫硅酸钙和石膏晶体为主,为典型的碳硫硅酸钙侵蚀(TSA)破坏.结论 使用大量石灰石填料或骨料时,水泥基材料在低温硫酸盐环境下可能发生以碳硫硅酸钙为主要腐蚀产物的TSA破坏.     

超细粉煤灰对碳硫硅钙石型硫酸盐破坏的影响

通过将内掺不同质量分数硫酸镁的水泥-石灰石粉和水泥-石灰石粉-粉煤灰净浆试件在5℃±1℃的条件下长期浸泡,定期观测试件外观形貌变化,并对破坏产物进行X射线衍射(XRD)和红外光谱分析,研究超细粉煤灰火山灰效应对水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐破坏的影响与作用机理.研究结果表明:当硫酸镁掺量较低时,水泥-石灰石粉-粉煤灰试件先于水泥-石灰石粉试件发生膨胀破坏;当硫酸镁掺量较高时,水泥-石灰石粉-粉煤灰试件和水泥-石灰石粉试件几乎同时发生碳硫硅钙石型硫酸盐破坏.这表明高活性超细粉煤灰的火山灰效应并不能起到抑制或者延缓碳硫硅钙石型硫酸盐破坏的作用.     

含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀因素的研究

含石膏质岩集料会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀。通过膨胀率和强度测试,研究了水泥C3A含量、水泥碱含量、矿物掺合料、水胶比及养护温度对混凝土抗内部硫酸盐侵蚀的影响。结果表明,C3A含量较低(≤5%)时,不会导致含石膏质岩集料混凝土产生有害膨胀,当水泥中的C3A含量偏高(8%)时,加剧了混凝土膨胀破坏;降低水泥的碱含量,掺入8%的硅灰、15%的偏高岭土以及20%粉煤灰均能提高混凝土抗内部硫酸盐侵蚀性能,而掺入30%矿渣粉对石膏质岩集料引起的内部硫酸盐侵蚀起了促进作用;水胶比的提高延缓了混凝土的早期膨胀,养护温度的提高增加了混凝土内部硫酸盐侵蚀速率。     

掺石灰石粉混凝土的性能及其改善途径

采用不同掺量的石灰石粉取代水泥配制混凝土,同时配制复掺6%偏高岭土和20%石灰石粉的混凝土,并采用相同的胶凝材料体系制备水泥净浆,开展Na_2SO_4溶液浸泡试验。测试了混凝土抗压强度,采用RCM法和硫酸盐干湿循环侵蚀试验分别测试混凝土的氯离子扩散系数和抗硫酸盐侵蚀性,采用MIP法测试混凝土孔结构,进一步采用SEM观察浸泡后净浆试件的微观形貌。结果表明,石灰石粉对混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性均有一定的不良影响。采用偏高岭土与石灰石粉复掺可以有效提高掺偏高岭土混凝土的强度、抗氯离子渗透性和抗硫酸盐侵蚀性。其机理主要在于优化了混凝土孔结构,降低了有害离子在混凝土中的传输速度,阻止了混凝土在硫酸盐环境中钙钒石、石膏等侵蚀产物的形成。     

超细矿渣复合防腐剂对混凝土界面区晶体取向和尺寸影响

目的研究超细矿渣制备的复合防腐剂对骨料-水泥石界面区(ITZ)结晶状态及其对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响.方法利用SEM、XRD等微观研究方法对ITZ的结晶尺寸、取向及复合防腐剂的改善作用进行研究.结果试样的ITZ结晶产物尺寸较大,结构较为疏松,水化早期发生了Ca(OH)2的富集和取向结晶;经过硫酸钠溶液浸泡28 d试样的Ca(OH)2晶体取向指数较标养28 d试样增加了1.07到1.66倍,AFt晶体取向却没有明显变化.结论复合防腐剂的加入使试样ITZ晶粒尺寸普遍低于基准试样,说明石膏激发超细矿渣具有细化晶粒作用.当石膏质量分数占复合防腐剂总量20%时,混凝土Ca(OH)2晶体结晶取向和晶粒尺寸较小,抗硫酸盐侵蚀能力最佳.     

硫酸盐环境混凝土动弹性模量及微观研究

针对西部重盐渍土地区混凝土的耐久性问题,以内掺复合掺合料制成的高性能细石混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对动弹性模量的测量以及对混凝土SEM形貌分析,结果表明,在干湿交替的恶劣环境中,抗硫酸盐水泥混凝土的抗侵蚀性能并不比普通水泥混凝土好;掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;掺加矿物掺合料能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构;并给出了在盐渍土地区拌制混凝土的建议.     

TSA环境中水泥基材料腐蚀过程物相分析

通过试验研究了TSA环境中水泥基材料腐蚀过程物相,利用傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)和综合热分析的结合,定性和半定量分析了物相变化,探讨了TSA环境中水泥基材料破坏的研究方法.结果表明,5 ℃环境温度下,掺35%石灰石粉的P.II型硅酸盐水泥净浆试件浸泡在SO2-4质量浓度33 800 g/L的 MgSO4侵蚀溶液15周后,试件从表面到内部约2 mm厚度层内,水泥石疏松,呈现层状剥落现象;在0-1 mm深度层和1-2 mm深度层内有碳硫硅酸钙生成,其中0-1 mm深度层内碳硫硅酸钙的相对含量高于钙钒石,小于石膏.     

橡胶集料砂浆试件抗硫酸盐侵蚀性能初探

在5%MgSO4溶液的浸泡环境中,采用不同的养护制度,对不同橡胶掺量的砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能进行了研究,以强度、抗腐蚀系数及重量损失率等为衡量指标,探讨不同橡胶掺量试件在硫酸镁盐溶液侵蚀环境下的力学性能以及耐久性能。实验结果表明,砂浆试件水灰比相同时,掺入橡胶集料会不同程度的降低砂浆试件的抗折、抗压强度。而要与普通砂浆试件达到相同的强度级别,掺入橡胶集料的试件需适当降低水灰比。适量掺入橡胶集料可以提高砂浆试件的抗腐蚀系数,改善其抗腐蚀性能。     

水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀性影响研究

以板状刚玉为骨料,电熔白刚玉、电熔尖晶石、Al2O3微粉和纯铝酸钙水泥为基质,研究了纯铝酸钙水泥加入量对刚玉-尖晶石浇注料抗侵蚀性能的影响.结果表明:纯铝酸钙水泥加入量为4%时,浇注料的侵蚀、渗透指数最大,抗渣侵蚀性能最差;水泥含量≥6%时抗渣侵蚀、渗透指数明显下降,抗渣性逐渐改善.水泥加入量影响浇注料的抗侵蚀性能主要与基质中的物相组成和显微结构有关.随水泥加入量的增加,水泥中的CaO与Al2O3反应形成六铝酸钙,基质中刚玉的含量减少;渣中的CaO与刚玉颗粒反应形成六铝酸钙,产生体积膨胀堵塞气孔,抑制了渣的渗透,使得抗渣侵蚀性能得到改善.     

橡胶集料砂浆试件抗硫酸盐侵蚀性能初探

在5％MgSO4溶液的浸泡环境中，采用不同的养护制度，对不同橡胶掺量的砂浆试件的抗硫酸盐侵蚀性能进行了研究，以强度、抗腐蚀系数及重量损失率等为衡量指标，探讨不同橡胶掺量试件在硫酸镁盐溶液侵蚀环境下的力学性能以及耐久性能。实验结果表明，砂浆试件水灰比相同时，掺入橡胶集料会不同程度的降低砂浆试件的抗折、抗压强度。而要与普通砂浆试件达到相同的强度级别，掺入橡胶集料的试件需适当降低水灰比。适量掺入橡胶集料可以提高砂浆试件的抗腐蚀系数，改善其抗腐蚀性能。     

高分子减缩密实剂对水泥基材料性能影响研究

采用高分子减缩密实剂改善水泥基材料的性能,研究了高分子减缩密实剂对水泥基材料的抗渗性能、体积稳定性、抗开裂性能、抗硫酸盐侵蚀、抗冻融循环的影响,并通过扫描电镜观察了28 d龄期净浆水化产物的形貌。结果表明,相比于未掺组,掺入2%高分子减缩密实剂的水泥基材料,混凝土的28 d渗透高度比为27%,砂浆的渗透压力比达300%,混凝土28 d氯离子迁移系数比下降至61%,混凝土的28 d收缩率比为87%,砂浆的早期抗开裂性能比可达76%,KS150次混凝土抗压强度耐蚀系数比提升至122%,混凝土抗冻等级达到F300,净浆水化产物形态得到优化,由疏松的团状结构转化为致密的簇状结构。     

不同品种水泥混凝土的抗酸雨侵蚀性能

研究了普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥等水泥混凝土浸泡在pH值为2的模拟酸雨中的外观、相对表面弹性模量和相对动弹性模量变化.结果表明:采用抗硫酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥可改善水泥基材料抗酸雨侵蚀性能,但作用有限;几种水泥的抗酸侵蚀能力由高到低依次为:SRCSPCOPC.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明:酸雨对水泥混凝土的侵蚀破坏主要是由酸雨中H+和SO2-4共同侵蚀作用的结果.