矿粉对水泥基材料抗碳硫硅钙石侵蚀破坏的定量分析

研究了矿粉对水泥基材料抗碳硫硅钙石侵蚀性的影响,将制得试件在温度5℃、质量浓度10%MgSO4溶液中养护,对不同龄期试件进行力学性能测试,并对侵蚀产物进行X射线衍射、拉曼光谱定性分析及Rietveld方法定量分析。结果表明：未掺矿粉试件受侵蚀后腐蚀产物中碳硫硅钙石占12.68%,而掺20%和40%矿粉试件中碳硫硅钙石分别只占2.79%和2.19%。矿粉的掺入可以使水泥基材料的抗碳硫硅钙石侵蚀破坏性能提高,但不能完全抑制碳硫硅钙石侵蚀破坏的发生。     

内掺硫酸镁加速水泥基材料TSA破坏

为满足实验室研究水泥基材料的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(thaumasite form of sulfate attack,TSA)破坏的需要,研究了一种快速生成碳硫硅钙石的途径。将内掺10%硫酸镁的水泥-石灰石粉净浆样品浸泡在(5±2)℃水中,进行硫酸盐侵蚀加速试验,观察侵蚀后样品外观,并用X射线衍射、红外光谱分析腐蚀产物。结果表明:浸泡6个月后,样品失去强度,变为一种白色、柔软且无黏结力的烂泥状物质,腐蚀产物以碳硫硅钙石、石膏为主,并含有少量钙矾石,具有典型的TSA破坏特征。与硫酸盐溶液外部侵蚀相比,内掺法显著加速水泥基材料TSA破坏。X射线衍射结合红外光谱分析可以有效鉴定碳硫硅钙石存在。     

内掺白云石水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能

为考察白云石对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响，本文采用10%、20%、30%(质量分数，下同)白云石掺入水泥净浆与水泥砂浆试件中，在低温条件下浸泡于5%硫酸镁和5%硫酸钠溶液中，并进行硫酸盐侵蚀试验。定期观察试件的宏观形貌变化，并定量分析其侵蚀产物。测定水泥砂浆试件抗折强度与抗压强度并进行宏观分析，以此得出不同种类硫酸盐对试件生成碳硫硅钙石的影响。采用热力学模拟探究白云石对水泥胶凝体系产物的影响。结果表明：当白云石掺量为10%～20%时，能抑制水泥基材料中碳硫硅钙石的生成，水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能有较大提高，水泥砂浆试件抗折强度有明显改善，这与热力学模拟结果基本一致。     

SO42-/C3A对单矿C3S水泥浆体中碳硫硅钙石形成的影响

碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀是一种以碳硫硅钙石为生成产物的硫酸盐侵蚀,碳硫硅钙石的形成过程与水泥基材料中铝源及外界环境中硫酸盐密切相关。以铝酸三钙(C₃A)为铝源,Na₂SO₄溶液为侵蚀介质,采用单矿硅酸三钙(C₃S)制备水泥浆体,通过XRD、FTIR、SEM/EDS等测试技术表征不同SO^2-₄与C₃A摩尔比(S/Al比)对单矿C₃S水泥浆体中碳硫硅钙石形成的影响,旨在揭示碳硫硅钙石形成机理并探讨抑制其形成的方法。结果表明:当S/Al比为3时,侵蚀14个月后在侵蚀产物中依然没有检测到碳硫硅钙石;当S/Al比为6和9时,侵蚀3个月即可检测到碳硫硅钙石,这表明外部硫酸根离子浓度越高越有利于碳硫硅钙石的形成。     

矿渣对水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能的影响

采用抗压强度试验、X射线衍射(XRD)试验、傅里叶红外光谱(FTIR)试验和电子扫描显微镜(SEM)试验研究了不同矿渣掺量的水泥石在5℃,5wt％MgSO4溶液环境下抗压强度、腐蚀产物组成及微观结构特性.结果表明:硫酸盐作为矿渣活性的激发剂,在腐蚀早期能够提高水泥石强度,体系中掺入矿渣能有效改善水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀(TSA)作用.未掺矿渣的普通硅酸盐水泥在5℃,5wt％MgSO4溶液环境中腐蚀产物为白色泥状碳硫硅钙石,其腐蚀类型为典型的碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀;当体系中掺入矿渣后,水泥石硫酸盐腐蚀类型逐渐由TSA型向石膏型转变.矿渣掺量为30％时,体系中既发现了TSA作用产物也发现了石膏型腐蚀产物,当矿渣掺量大于40％时,体系硫酸盐腐蚀类型以石膏型为主.     

高温环境下碳硫硅钙石-钙矾石固溶体的研究

由碳硫硅钙石引起的硫酸盐侵蚀破坏在许多国家都有相关工程案例.铝相可以加速碳硫硅钙石的生成,并能够与钙矾石形成固溶体,但铝相的作用机理目前尚无定论.在不同温度下合成了一系列固溶体,并利用XRD,SEM-EDS及红外对固溶体进行了测试分析,结果表明:40℃温度下亦可以生成碳硫硅钙石/固溶体;20℃与40℃均能够形成碳硫硅钙石型与钙矾石型两种形态固溶体;a轴固溶体间隙随温度升高而增大,20℃环境下固溶体间隙为1.1076～1.1182nm,40℃时固溶体间隙为1.1069～1.1189nm;随温度升高碳硫硅钙石-钙矾石固溶体晶体形貌更加细长.     

氯离子对碳硫硅钙石形成的影响

研究了氯离子对碳硫硅钙石形成的影响,将水泥-石灰石粉净浆样品浸泡在(5±2)℃不同质量分数的NaCl/Na2SO4复合溶液中,观察侵蚀后样品的外观,并对腐蚀产物进行x射线衍射、红外光谱分析.结果表明:纯Na2SO4溶液中的样品发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀,腐蚀产物以碳硫硅钙石及石膏为主,随着时间的延长而日益严重,由表及里...     

碳硫硅钙石形成机制的定量分析

设计了两种人工合成碳硫硅钙石的实验方法以研究水泥基材料中碳硫硅钙石的侵蚀机理。用X射线衍射、Raman光谱对水泥基材料不同龄期的反应产物进行定性分析,并采用Rietveld方法进行定量表征。结果表明：碳硫硅钙石在不能生成钙矾石的环境下仍可形成,说明其可以直接反应生成;在有钙矾石生成的环境下,碳硫硅钙石也可生成,表明碳硫硅钙石形成机理存在Woodfordite转变机理。钙钒石的存在提高了碳硫硅钙石的产率。相比较而言,Woodfordite转变机理比直接生成机理更容易发生,且两种机理可以同时并存。     

石膏对碳硫硅钙石型硫酸盐破坏的影响

通过将内掺不同种类和不同质量分数二水石膏的水泥-石灰石粉净浆和胶砂试件在(5±1)℃的低温条件下长期浸泡,并定期观测试件外观形貌与抗压强度变化,同时对净浆试件取样进行X射线衍射和Fourier红外光谱分析,研究了石膏掺量对水泥基材料碳硫硅钙石(TSA)型硫酸盐破坏的影响及破坏机理。结果表明:当净浆试件中石膏掺量≥10%时发生了TSA型硫酸盐破坏,而石膏掺量为7.0%和3.5%的净浆试件均未发生破坏;水泥基材料中的石膏是否会引起TSA型硫酸盐破坏与水泥基材料中所用水泥的铝酸三钙含量有关。     

不同品种水泥的抗碳硫硅酸钙型硫酸盐侵蚀性能

研究了普通硅酸盐水泥(ordinary portland cement, OPC)、快硬硫铝酸盐水泥(rapid hardening sulphoaluminate cement, SAC)、抗硫酸盐水泥(sulfate resistant portland cement, SRC)及OPC-SAC复合水泥掺加30%(质量分数)石灰石粉的砂浆试件在(5±1)℃,浸泡于5%(质量分数)MgSO4溶液中各龄期的强度、膨胀率、外观变化及其水化产物.结果表明: 碳硫硅酸钙型硫酸盐侵蚀(Thaumasite sulfate attack, TSA)程度与水泥品种有关,SRC不能有效地防止TSA破坏,而OPC与SAC复合能够取得较好的抗TSA效果.     

特性环境对水泥砂浆硫酸盐侵蚀类型的影响

研究了硫酸盐种类(Na2SO4,MgSO4)及温度(5 ℃,20 ℃)等影响因素对水泥砂浆硫酸盐侵蚀类型的影响,以明确碳硫硅酸钙型硫酸盐侵蚀的特性环境条件.试验结果表明:掺加石灰石粉的水泥砂浆试件置于5% MgSO4溶液、5 ℃及20 ℃温度环境下浸泡450 d后,均能生成碳硫硅酸钙.而一般水泥砂浆试件置于5% Na2SO4溶液、5 ℃及20 ℃温度环境浸泡侵蚀后,未生成碳硫硅酸钙.证明水泥混凝土在＞15 ℃的硫酸盐侵蚀环境下亦可生成碳硫硅酸钙,而Mg2 的存在对碳硫硅酸钙的形成过程具有加速催化作用.     

5℃环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水泥品种、矿物掺合料对水泥基材料在5℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,分别采用普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与硅灰的水泥砂浆试件,测试各试样在(5±1)℃的3%Na2 SO4溶液浸泡后的强度变化情况,综合考虑砂浆强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价,并运用SEM、EDS、XRD分析方法对腐蚀机理进行了分析.结果表明:在5℃环境下,砂浆试样的强度普遍低于常温环境下,砂浆抗硫酸盐侵蚀能力15%矿粉+3%硅灰>中抗硫水泥>15%矿粉+1%硅灰>普通硅酸盐水泥;加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且硅灰的含量越高效果越明显;低温下腐蚀产物不仅有石膏,还有碳硫硅钙石的生成.     

掺珊瑚砂粉砂浆抗硫酸镁侵蚀性能研究

本文研究了硫酸镁作用下掺珊瑚砂粉(CSP)和辅助胶凝材料(SCMs)砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。在5和20℃硫酸镁溶液中侵蚀至365 d,通过外观、长度变化、抗压强度,结合X射线衍射谱和傅里叶变换红外光谱分析砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。发现在5℃的硫酸镁溶液中侵蚀至365 d时,掺CSP砂浆发生严重劣化。掺20%(质量分数)CSP的抗硫酸盐硅酸盐水泥比掺20%(质量分数)CSP的普通硅酸盐水泥表现出更好的抗硫酸镁侵蚀性能。在5℃下粉煤灰和矿渣有助于改善掺CSP砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能,然而在20℃下硅灰降低其抗硫酸镁侵蚀性能。在5℃下掺CSP砂浆主要发生镁盐和碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀并伴随少量石膏生成,在20℃下主要发生镁盐和石膏型硫酸盐侵蚀。     

高抗硫硅酸盐水泥的长期抗侵蚀能力初探

对高抗硫硅酸盐水泥配制的不同水灰比的胶砂试件进行硫酸盐长期侵蚀试验,研究了长期浸泡下胶砂试件抗硫酸盐侵蚀能力。结果表明:短期(28d)的浸泡不能真实反映出高抗硫水泥抗硫酸盐侵蚀能力,在不同浓度的溶液中浸泡28d时,硫酸盐侵蚀不但对试件没有影响,反而有助于提高试件的强度;高抗硫水泥长期抵抗硫酸盐侵蚀能力具有一定的局限性,且受侵蚀溶液浓度的影响,若环境水中硫酸根离子浓度≥4 000mg/L时,直接采用高抗硫水泥混凝土就有遭受侵蚀破坏的危险;水灰比对高抗硫水泥抗侵蚀能力有一定影响,在硫酸根离子浓度≤10 000mg/L的侵蚀溶液中,降低混凝土的水灰比(≤0.35),可增强试件的抗侵蚀能力。     

工业纯锌电脉冲孕育处理参数优化

以工业纯锌为原料采用正交实验方法进行电脉冲孕育处理的实验研究.通过不同处理时间、脉冲频率及脉冲电压等参数条件下试样的冷却曲线和凝固组织来研究3个工艺参数对电脉冲孕育处理效果影响程度,以此确定最佳处理参数组合.结果表明,不同因素对电脉冲孕育处理效果的影响强弱顺序为频率>电压>处理时间,本实验条件下的最佳处理参数组合为时间90 s,频率4.5 Hz,电压500 V经过电脉冲孕育处理凝固组织柱状晶的长度和宽度都变细小,等轴晶个数明显增多.     

硫酸铝盐水泥与硅酸盐水泥净浆水分蒸发区硫酸盐破坏对比

将硫铝酸盐水泥净浆试件半浸泡在10%硫酸溶液中,运用环境扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了试件水分蒸发区的破坏特点,并对比了已有相同试验条件下硅酸盐水泥净浆试件破坏特征。结果表明:7 d后,硫铝酸盐水泥试件水分蒸发区产生了严重破坏,并在破坏部位检测到硫酸钠晶体,其破坏机理是硫酸盐物理结晶破坏;而硅酸盐水泥净浆试件水分蒸发区经过5个月后才产生破坏,在破坏净浆内部存在钙矾石和石膏等化学侵蚀产物,证明硫酸盐化学侵蚀破坏依然是主导普通硅酸盐水泥净浆试件水分蒸发区破坏的机理。     

硫酸盐侵蚀作用下水泥砂浆损伤试验研究

在硫酸盐侵蚀环境下,混凝土内部硫酸盐腐蚀产物的生成是造成混凝土体积膨胀破坏和耐久性劣化的主要原因。通过测定不同硫酸盐侵蚀龄期(30 d,60 d,90 d,120 d,150 d,180 d),不同水灰比(0.4,0.5,0.6)下普通硅酸盐水泥和高抗硫酸盐水泥砂浆的抗折强度,研究硫酸盐侵蚀对砂浆抗折强度的影响。试验结果表明,通过5%硫酸钠溶液长期浸泡试验,水泥砂浆试件抗折强度随着侵蚀龄期的增加呈先增大后下降的变化趋势;对于普通硅酸盐水泥试件来说,水灰比越大,抗折强度开始出现下降的龄期越早;高抗硫酸盐水泥砂浆试件出现强度下降的龄期较普通硅酸盐水泥砂浆晚,且0.4水灰比高抗硫酸盐水泥砂浆试件至侵蚀后期,其抗折强度均未出现明显下降,说明高抗硫酸盐水泥较普通硅酸盐水泥具有较好的抗硫酸盐侵蚀性能。     

干湿循环与盐湖卤水侵蚀共同作用下喷射混凝土的劣化及其机理

通过对比普通混凝土、普通喷射混凝土和钢纤维喷射混凝土在(干湿循环+盐湖卤水侵蚀)共同作用下的外观形貌、抗压强度、物相组成和微观结构,研究了喷射混凝土的劣化及其机理.结果表明:(干湿循环+盐湖卤水侵蚀)150次时,普通混凝土外观形貌破损严重,喷射混凝土外观形貌较完整;普通混凝土抗压强度＜普通喷射混凝土＜钢纤维喷射混凝土;钢纤维喷射混凝土表层微观结构较为致密且存在CH,侵蚀产物石膏在侵蚀后期发生了二次反应;其劣化侵蚀机理包括NaCl、MgCl2、Na2SO4和MgSO4的物理结晶侵蚀及碳酸盐、硫酸盐和镁盐的化学侵蚀,但未发现氯盐的化学侵蚀产物,而喷射混凝土中还发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀.     

硫铝酸盐水泥净浆半浸泡在碳酸钠溶液中的破坏机理

将水灰比为0.45硫铝酸盐水泥净浆试件半浸泡在装有10%Na_2CO_3溶液中的容器中,分别在(20±2)℃,湿度(60±5)%的稳定环境中和循环变化条件下[先在(30±2)℃、湿度(80±5)%的环境保持24 h、再在(20±2)℃、湿度(60±5)%的环境保持24 h]研究其盐结晶破坏特征。结果表明:稳定环境下暴露72 d后,试件水分蒸发区表面出现了Na_2SO_4晶体,但并没有出现严重的盐结晶破坏;循环变化环境下,只经过4个循环8 d的侵蚀,试件水分蒸发区发生了严重的层状结晶破坏。其破坏机理是硫铝酸盐水泥水化产物与碳酸钠之间化学侵蚀生成物Na_2SO_4结晶破坏所致,并没有出现Na_2CO_3结晶破坏。如果胶凝材料水化产物与盐溶液之间存在化学反应,虽然环境条件满足盐结晶发生的要求,但化学侵蚀生成物结晶膨胀才是导致净浆或者混凝土试件水分蒸发区破坏的原因。     

硫铝酸盐水泥净浆半浸泡在碳酸钠溶液中的破坏机理EI北大核心CSCD

将水灰比为0.45硫铝酸盐水泥净浆试件半浸泡在装有10%Na_2CO_3溶液中的容器中,分别在(20±2)℃,湿度(60±5)%的稳定环境中和循环变化条件下[先在(30±2)℃、湿度(80±5)%的环境保持24 h、再在(20±2)℃、湿度(60±5)%的环境保持24 h]研究其盐结晶破坏特征。结果表明:稳定环境下暴露72 d后,试件水分蒸发区表面出现了Na_2SO_4晶体,但并没有出现严重的盐结晶破坏;循环变化环境下,只经过4个循环8 d的侵蚀,试件水分蒸发区发生了严重的层状结晶破坏。其破坏机理是硫铝酸盐水泥水化产物与碳酸钠之间化学侵蚀生成物Na_2SO_4结晶破坏所致,并没有出现Na_2CO_3结晶破坏。如果胶凝材料水化产物与盐溶液之间存在化学反应,虽然环境条件满足盐结晶发生的要求,但化学侵蚀生成物结晶膨胀才是导致净浆或者混凝土试件水分蒸发区破坏的原因。