纳米SiO_2-矿渣-水泥复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀试验

为研究纳米二氧化硅-矿渣-水泥复合胶凝材料的抗硫酸盐侵蚀性能,将砂浆试件浸泡在不同温度下的3%硫酸钠溶液中进行侵蚀试验,以抗折强度和抗蚀系数作为指标对其抗蚀性进行评价,并与普通硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥试件进行对比。采用微观分析方法对腐蚀产物的成分进行分析。研究结果表明:纳米二氧化硅-矿渣-水泥复合胶凝材料在不同温度下均具有优异的抗硫酸盐侵蚀能力,随着纳米二氧化硅掺量的增加,抗蚀性能增强;随着温度的降低,试件的侵蚀速率加快,270d的抗蚀系数及抗折强度逐渐降低。养护温度的改变导致腐蚀产物的成分发生变化,5℃养护条件下腐蚀产物中钙矾石及碳硫硅钙石均存在,但以后者为主。     

碳硫硅钙石在不同阳离子作用下的形成研究

研究了碳硫硅钙石在不同阳离子(Na+、Mg2+)作用下的形成。将水泥-石灰石粉净浆试件分别置于5℃不同浓度的Na2SO4和MgSO4溶液中,对腐蚀破坏部分取样进行X射线衍射、红外光谱分析。结果表明,试件在Na2SO4和MgSO4溶液中均发生了碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀,并随着腐蚀时间的延长,其破坏不断加剧;试件浸泡在Na2SO4溶液中,腐蚀产物以碳硫硅钙石为主,随着Na2SO4浓度的增加,其破坏增加;浸泡在MgSO4溶液中,试件由表及里逐渐变为一种白色烂泥状物质,腐蚀产物以碳硫硅钙石和石膏为主,镁离子加速了碳硫硅钙石的形成。     

含石灰石粉水泥砂浆在低温环境中的硫酸盐侵蚀

分析了掺30%石灰石粉砂浆与纯水泥砂浆在(5±1)℃的2%MgSO4溶液中浸泡不同时间后试件表面层的矿物成分变化与微观结构,研究了强度与外观的变化.结果表明:掺入石灰石粉使水泥水化产物中的单硫型水化硫铝酸钙转变为稳定的单碳水化铝酸钙,物理填充作用使水泥石结构更加致密,因而在短期的低温硫酸盐侵蚀环境下掺石灰石粉砂浆比纯水泥砂浆表现出更好的耐腐蚀性.在经受低温硫酸盐侵蚀后纯水泥砂浆生成大量的石膏和钙矾石,而掺石灰石粉砂浆在经受同条件210 d侵蚀后的腐蚀产物中除了石膏、钙矾石外,还有少量的硅灰石膏生成,表明水泥石中的CSH凝胶体也受到侵蚀.     

硫酸盐侵蚀下石膏的形成及破坏机制研究现状

硫酸盐侵蚀是影响水泥基材料耐久性的重要因素,它不仅会缩短材料的服役寿命,甚至可能危及结构安全。在硫酸盐侵蚀过程中,钙矾石、石膏和碳硫硅钙石等侵蚀产物不断形成,从而导致材料出现膨胀、开裂、软化和剥落等不同形式的破坏。由于不同侵蚀产物的形成条件和对水泥基材料的侵蚀机理存在明显差异,而侵蚀机理是工程实践中指导预防硫酸盐侵蚀的重要依据,因此探明不同侵蚀产物的形成及稳定条件以及各侵蚀产物对材料的作用机理成为该研究课题的主要内容。 从现有研究来看,钙矾石型硫酸盐侵蚀是目前研究最为成熟的一种硫酸盐侵蚀。钙矾石是在高碱性硫酸盐溶液条件下形成的主要侵蚀产物,并且当其在狭小封闭的孔洞中生长时会导致材料发生膨胀、开裂破坏,相应的膨胀机理有吸水肿胀理论、结晶压理论和固相反应理论等。另外,在钙矾石型硫酸盐侵蚀的预防方面,发现通过控制水泥中铝酸三钙含量可有效减小因钙矾石形成而造成的膨胀危害。近年来,世界各地的研究者竞相报道了碳硫硅钙石的形成对混凝土结构造成严重破坏的工程实例,这使得碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀也逐渐受到重视。目前普遍认为碳硫硅钙石的形成主要导致材料出现泥化和分解现象,但其形成条件较为复杂,只在一些特殊环境下才有可能发生。 石膏是水泥基材料在硫酸盐侵蚀下形成的另一种较为常见的腐蚀产物,它的形成同样影响着水泥基材料的耐久性能。研究发现,硫酸盐溶液浓度越高,越利于形成石膏,但后来发现溶液pH值对石膏的形成及稳定影响更为显著,同时溶液温度、离子种类以及腐蚀制度等对石膏的形成也有一定影响。由于石膏的化学组成相对简单且不含铝相,因此采用普通抗硫酸盐侵蚀方法并不能有效抑制石膏的形成及破坏。石膏的形成往往伴随着水化产物的溶解脱钙,从而导致材料出现软化和剥落现象,但在石膏的膨胀问题上仍存在较大争议。 本文综述了硫酸盐侵蚀下水泥混凝土中石膏形成的影响因素,总结了石膏的生长位置及其引起的脱钙作用,最后对石膏的膨胀作用进行了相关探讨。     

水泥混凝土中碳硫硅钙石的生成机制和防治技术研究进展

重点阐述了国内外在水泥混凝土中碳硫硅钙石的生成机制和防治技术方面的研究现状和未来发展趋势,主要包括碳硫硅钙石的生成机理、生成途径、影响因素和碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的预防措施等。     

不同系列减水剂对碳硫硅钙石形成的影响

研究了不同系列减水剂(萘系、脂肪族和聚羧酸系)对硫酸盐侵蚀下碳硫硅钙石形成的影响及机理。将样品浸泡在5℃,质量分数5%的MgSO4溶液中,观察侵蚀后样品的外观、强度及膨胀率,并对腐蚀产物进行X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、能谱分析、红外光谱分析及激光Raman光谱分析。结果表明,碳硫硅酸钙型硫酸盐侵蚀程度与外加剂品种有关,聚羧酸减水剂不能防止TSA破坏,但聚羧酸减水剂较其它两种减水剂抗硫酸盐侵蚀效果好。     

混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水胶比混凝土试件在(20±2)℃全浸泡作用下的抗硫酸盐侵蚀性能。试验制备0. 32与0. 36两种水胶比的普通硅酸盐水泥、高抗硫水泥以及复掺矿粉和硅灰的混凝土试件,检测了试件标养28 d后的抗压强度、动弹性模量及各试件在(20±2)℃、质量分数为3%Na_2SO_4溶液中全浸泡侵蚀的强度、动弹性模量变化情况,对混凝土在(20±2)℃全浸泡侵蚀下的抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价。结果表明,在(20±2)℃全浸泡作用下,0. 36水胶比混凝土抗硫酸盐侵蚀性能低于0. 32水胶比混凝土,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;混凝土复掺矿粉和硅灰后抗硫酸盐侵蚀性能较好;高抗硫水泥通过限制C_3A的含量,进而改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,不一定在任何环境下都适用;混凝土连通孔隙率从侧面证实了低水胶比混凝土和复掺矿粉和硅灰混凝土抗压侵蚀系数和相对动弹性模量较高,说明低水胶比混凝土复掺矿粉和硅灰后,可以显著提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。     

碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀

介绍了碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)的形成机理、形成条件、侵蚀模型、影响因素、预防和处理措施。形成机理包括溶液反应机理和硅钙矾石转变机理;侵蚀模型可分为化学模型和物理模型;形成条件包括硫酸盐、硅酸盐、碳酸盐、水和低温;影响因素主要有水泥种类、C3A和Al2O3含量、矿物掺合料、pH值、侵蚀介质、水胶比等。     

低温环境下赤泥地聚合物抗硫酸盐侵蚀机理研究

通过将内掺不同质量分数硫酸镁和硫酸钠的赤泥地聚合物和普通硅酸盐水泥试件在(5±1)℃的条件下长期浸泡,定期观测试件外观变化,并对长期浸泡后的试件取样进行XRD衍射和FT-IR光谱分析,研究了内掺不同种类和不同质量分数硫酸盐对赤泥地聚合物的侵蚀破坏过程与作用机理,并与同等条件下普通硅酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能及机理进行了对比。结果表明:当试件内掺硫酸镁和硫酸钠时,赤泥地聚合物发生了石膏型硫酸盐膨胀破坏,而普通硅酸盐水泥则分别发生了TSA型硫酸盐侵蚀破坏和石膏型硫酸盐膨胀破坏。赤泥地聚合物内部孔隙液pH值高,水化产物中C-S-H凝胶钙硅比低和水化生成的铝硅酸盐类物质化学性质稳定是其在长期低温硫酸盐侵蚀环境下未发生TSA型硫酸盐侵蚀破坏的主要原因。     

硫酸盐环境下灌浆材料长龄期力学性能及微观结构分析

本文将抗硫酸盐水泥和中热水泥掺粉煤灰制备的水泥浆体浸泡在5%Na2SO4溶液至1110d,研究长龄期硫酸盐侵蚀下各试件的力学性能和微观结构。结果表明:限制空间中形成的细小钙矾石是引起基体开裂的主要原因,石膏的形成会引起水泥基材料剥落,抗硫酸盐水泥不能有效防止石膏型硫酸盐侵蚀;大掺量粉煤灰的二次水化反应能够消耗大量氢氧化钙,从而降低侵蚀过程中石膏相的形成且能有效改善浆体微结构;水电工程中采用中热水泥+50%粉煤灰制备的水泥基材料能够有效抑制钙矾石和石膏的形成,其抗硫酸盐侵蚀性能和经济性明显优于抗硫酸盐水泥制备的水泥基材料。