海砂氯离子与水泥胶体结合的模拟实验与结合机理

采用一定浓度的NaCl溶液浸泡河砂模拟海砂.研究矿物细掺料对模拟海砂氯离子与水泥胶体结合的影响.结合扫描电镜观察和元素扫描结果,对氯离了在砂了周围的迁移和结合规律进行了描述.结果表明:氯离子的结合率与水泥水化产物有关,砂浆的氯盐浓度对氯离子和水泥的最终结合率影响不大,普通辟酸盐水泥的氯离了稳定后的结合率在60%左右;粉煤灰的掺入降低了水泥结合氯离子的能力,掺量越大,氯离子结合能力下降 得越多;偏高岭上对水泥氯离子结合能力的影响不明显;海砂型与内掺型的氯离子扩散、结合方式有所不同,存在从海砂表面到水泥凝胶内部的渗透 过程.     

矿物掺合料对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202-97方法测定混凝土氯离子电通量及渗透等级,主要研究了矿渣、粉煤灰、偏高岭土在单掺及不同比例复掺时对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响.实验结果表明:矿物掺合料能有效改善低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能.粉煤灰与矿渣复掺时,随着矿渣所占比例增加,混凝土氯离子渗透等级逐渐降低.水胶比为0.38,偏高岭土与矿渣复掺时随着偏高岭土所占比例增大,混凝土氯离子电通量先降低后增加,与基准组相比较,掺入比例为1∶1时其28 d氯离子电通量降低了93％.偏高岭土与矿渣复掺能有效改善混凝土的孔隙结构,孔径趋于细化,提高了混凝土抗氯离子渗透性能.     

水泥-粉煤灰-矿粉-偏高岭土四元胶凝材料氯离子固化机理研究

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土,利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系,并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明,掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率,促进粉煤灰和矿粉早龄期水化,增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比,使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明,AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明,掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高,物理吸附能力降低,与三元体系相比,氯离子化学固化量提高了94.16%,物理吸附量降低了7.62%,TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。     

焙烧水滑石对砂浆中氯离子渗透的影响

通过3.5%NaCl溶液连续浸泡的方式,从砂浆的孔隙结构和氯离子结合能力两个方面,研究了CLDHs的掺加对水泥砂浆抗氯离子渗透的影响,结果表明:与空白砂浆相比,随CLDHs的掺量增加,砂浆强度在一定程度上有所降低,但孔隙结构密实度相应提高;CLDHs的掺加能够显著提高砂浆的抗氯离子侵蚀能力,砂浆氯离子结合能力提高了20%~36%,氯盐浸泡28 d氯离子的渗透深度减小了26%~35%,且CLDHs掺量不宜过大,以占胶凝材料的3%左右为宜.     

聚合硫酸铝改性矿渣硅酸盐水泥水化及其抗氯离子渗透性能研究

通过RCM法研究不同掺量聚合硫酸铝(0wt％、1wt％、2wt％、3wt％)加入后对矿粉掺量60wt％的矿渣硅酸盐水泥浆体水化及其抗氯离子渗透能力的影响.研究了抗压强度、孔隙率的变化并对水化产物的组成、含量、微观形貌进行了XRD、TG-DSC及SEM分析.实验结果表明,掺入聚合硫酸铝后可以提高矿渣硅酸盐水泥抗氯离子渗透性能,可以显著提高硬化浆体28 d龄期抗压强度,降低孔隙率,促进矿渣颗粒水化,提高水化产物生成量,使微观结构更密实.     

水泥基胶凝材料氯离子扩散性的研究

借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、水银压汞法等测试技术,从水泥熟料矿物组成、石膏种类及掺量、混合材掺量以及混合材优化匹配、粒度分布等几方面分析水泥砂浆氯离子扩散能力,并结合28d水化产物、水泥石孔隙特征等微观结构分析,探讨影响水泥氯离子扩散性的主要因素及其机理。研究表明,〉100nm孔总量与总孔隙率比值（硬化水泥石有害大孔相对含量）与水泥氯离子扩散系数有较好相关性,是影响氯离子扩散系数的最主要因素。同时提出用水泥组成特征参数（n）表征水泥氯离子扩散性的新观点。     

复掺偏高岭土-矿渣对轻骨料混凝土性能的影响

轻骨料混凝土具有收缩较大和渗透性较差的特性,矿物掺合料的加入可以改善轻骨料混凝土的性能.将偏高岭土(MK)和矿渣(S)以低于25％的总掺量复掺到轻骨料混凝土中,研究复掺掺合料及不同掺量对轻骨料混凝土的力学性能、氯离子扩散系数和干燥收缩的影响.利用XRD、TG、SEM等测试方法,对其影响机理进行探讨.结果表明,复掺10wt％偏高岭土与10wt％矿渣对轻骨料混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能有显著的改善;复掺10wt％偏高岭土和15wt％偏高岭土能有效降低轻骨料混凝土干燥收缩.偏高岭土复合矿渣能优化水泥浆体的组成与结构,增强骨料与水泥浆体间的结合,降低界面过渡区的钙硅质量比,从而提高轻骨料混凝土各龄期抗压强度的抗渗性能.     

偏高岭土和硅灰对混凝土性能影响的对比分析

分别采用0％、3％、6％、9％、12％的偏高岭土和硅灰取代水泥制备混凝土,对比研究了偏高岭土和硅灰对混凝土工作性、力学性能、耐久性和体积稳定性的影响.研究结果表明:偏高岭土和硅灰导致新拌混凝土坍落度的下降,含偏高岭土的新拌混凝土坍落度下降更明显;偏高岭土和硅灰均具有良好的促强作用,偏高岭土的早期促强作用更优,且对混凝土抗折强度的提高更显著;随着偏高岭土和硅灰掺量的增加,混凝土氯离子扩散系数显著下降,偏高岭土和硅灰对于混凝土抗氯离子渗透性的改善效果类似;偏高岭土和硅灰均降低了混凝土14 d龄期后的干缩,偏高岭土降低混凝土干缩的效果较硅灰更好.     

氧化石墨烯改性水泥砂浆抗氯离子渗透性能

采用快速电通量法及长期氯盐浸泡试验,研究了氧化石墨烯(GO)改性水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,分析了电通量与表观氯离子扩散系数之间的关系,并通过扫描电镜(SEM)分析了其微观结构。结果表明:掺入适量的GO能够提升水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,当掺量为0.06%(质量分数)时最显著,与无GO的对照组相比,水泥砂浆的电通量和氯离子侵蚀深度分别降低了34.5%和27.2%;长期氯盐浸泡60 d、120 d后,0~5 mm处的自由氯离子浓度最高分别降低了28.4%和15.3%;电通量与表观氯离子扩散系数之间存在良好的线性关系;GO有效调节了水化产物形状,减少了内部孔隙,使其微观结构更加密实,从而提升了水泥砂浆抗氯离子渗透性能。     

低水灰比下粉煤灰对混凝土氯离子电通量的影响

系统概括和总结了影响混凝土氯离子电通量的因素及粉煤灰对电通量的改善机理,研究了低水灰比下不同粉煤灰掺量的混凝土氯离子电通量随龄期的变化规律,探讨了氯离子电通量最小时对应的粉煤灰掺量问题。结果表明,随着龄期的增长,氯离子电通量降低,改善效果与粉煤灰掺量有关。<28 d龄期,电通量与粉煤灰掺量无明显规律;>56d龄期,电通量随着粉煤掺量的增加而减小;粉煤灰掺量对电通量的影响规律与水灰比、龄期有关。     

纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响

混凝土孔溶液中的自由氯离子转化为结合氯离子可有效降低沿海、盐湖地区钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀程度。以纳米碳酸钙掺量和氯离子浓度为变量,研究了纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响,采用电位滴定法测定结合氯离子含量,根据氯离子等温吸附理论绘制结合氯离子与自由氯离子的拟合关系曲线来分析水泥石的氯离子结合能力,通过XRD和热重分析研究水泥石的氯离子结合机理。结果表明:纳米碳酸钙的掺入提高了水泥石的氯离子结合量,当其掺量达3%(质量分数)时,水泥石的氯离子总结合量最大;随着氯离子浓度的提高,掺纳米碳酸钙的水泥石氯离子结合量会相应增加;纳米碳酸钙的掺入可以加快水泥水化,促进C-S-H凝胶和Friedel's盐的生成,有利于水泥石的氯离子物理吸附和化学结合。     

海水和矿物掺合料对硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响

本文研究了不同拌和水以及海水拌和时粉煤灰和硅灰掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆力学性能和表观孔隙率以及净浆凝结时间、化学收缩、孔溶液pH值和氯离子结合能力等的影响,并通过XRD、SEM和EDS分析水泥水化产物和微观结构。结果表明,海水能加快SAC早期水化并提高其早期强度,但后期强度和淡水拌和时无明显差别。粉煤灰和硅灰均会延长SAC凝结时间,对早期抗压强度不利,而掺加质量分数为5.0%和7.5%的硅灰能提高SAC砂浆28 d抗压强度。硅灰掺量增加时会提高用水量和表观孔隙率,降低流动性,使水泥化学收缩增大,降低净浆pH值且减少氯离子结合量;粉煤灰能够提高砂浆流动性,减少水泥化学收缩,但掺量越大对SAC砂浆抗压强度和抗折强度越不利,掺质量分数为10%的粉煤灰可小幅提高氯离子结合量且减小表观孔隙率。     

氯盐环境下粉煤灰及矿粉对砂浆性能的影响

主要研究了氯盐环境中掺粉煤灰和矿粉的砂浆性能.通过测试在氯化钠和氯化钙溶液浸泡之后的水泥砂浆的自由氯离子浓度和总氯离子浓度,研究了矿物掺合料对氯离子结合能力的影响,结论表明随着矿物掺合料掺量的增加,砂浆的氯离子结合能力也会提高.基于RCM法检测了砂浆的氯离子扩散系数,结果表明粉煤灰和矿粉均可以提高混凝土的抗氯离子渗透性,并且矿粉对抗氯离子渗透性的改善作用更显著.基于氯盐结晶、氢氧化钙溶出、Friedel's盐角度,分析砂浆孔隙率变化的原因,结论表明氯盐会导致砂浆孔隙率增加,而矿物掺合料则可以减小由氯盐引起的孔隙率增加的作用.     

蒸养静停时间对标养水泥石氯离子固化性能的影响

采用吸附平衡方法研究了蒸养制度参数中静停时间对水泥石氯离子固化性能影响,讨论了蒸养结束后,该性能随后续标准养护时间变化特征.采用XRD和DTA分析水泥石水化产物物相变化特征与水泥石氯离子固化性能变化之间的关系.结果表明,蒸养对水泥石氯离子固化性能有较大的影响.水泥石中的固化态氯离子数量随着静停时间增加,先增加,后减少.当后续标养时间为28 d时,蒸养水泥石中的固化态氯离子数量要明显低于标养试样;但当后续标养时间达到90 d时,其出现明显增加,甚至高于标养试样.静停时间为4～6 h时,水泥石氯离子固化性能最优.蒸养水泥石中Friedel盐早期(28 d)形成数量较少,但随着后续养护时间的增加,其数量会持续增加.     

静水压力下超高性能混凝土的抗氯离子渗透性能

本文通过氮气吸附和脱附试验对超高性能混凝土(UHPC)的孔结构进行分析,研究了钢纤维体积掺量和矿物掺合料体积掺量对UHPC在不同静水压力作用下氯离子传输行为的影响,并结合扫描电镜和能谱仪进行UHPC的微观形貌分析。结果表明:钢纤维的掺入增大了UHPC基体孔隙体积,矿渣的掺入能够降低基体孔隙率,早期蒸养后再标准养护至28 d时,大量掺入粉煤灰会使总孔隙率增大;随着静水压力的增大,同一深度下的氯离子浓度和表观氯离子扩散系数也增大,在2 MPa作用下更为显著;自由氯离子含量和总氯离子含量呈线性关系,钢纤维的掺入降低了氯离子结合能力,而矿渣和粉煤灰的掺入能有效提升氯离子结合率,氯离子结合率最高可达到46.29%;扫描电镜和能谱分析试验发现钢纤维锈蚀仅发生在UHPC表面。     

Microstructural analysis of plain and reinforced mortars under chloride-induced deterioration

This paper reports the results of microstructural analysis of plain and steel-reinforced mortar specimens deteriorated by chlorides that were admixed or introduced through chloride ingress. The electrical properties of mortars were measured and their microstructural characteristics were investigated using quantitative image analysis techniques. The influence of chloride ions on mortar microstructure are discussed in terms of hydration and corrosion products. The research reveals that chlorides will induce changes in the chemical compositions and morphology of cement hydration products, and thereby exert influence on ion transport in the mortar specimens. The electrical properties of plain and reinforced mortars are not only related to the presence of chlorides in the pore system but are also influenced by the pore structure characteristics. The cementitious matrix undergoes certain alterations in conditions of the combined effects of: cement hydration, chloride ion transport and chemical binding mechanisms. To this end the pore structure characteristics appeared to be a significantly contributing factor in the process of chloride-induced corrosion in reinforced cement-based materials.     

干湿循环作用下氯离子在聚丙烯纤维混凝土中传输性能研究

为探究干湿循环作用下聚丙烯纤维混凝土中氯离子的传输规律,设计了四种掺量的聚丙烯纤维混凝土,对其在不同干湿循环周期下的自由氯离子含量和总氯离子含量进行测量,分析聚丙烯纤维掺入对混凝土氯离子结合性能及氯离子扩散系数的影响。结果表明:0.15%(体积分数,下同)聚丙烯纤维的掺入可以增加混凝土密实度,降低自由氯离子含量;而大量纤维的掺入(＜0.45%)导致混凝土内部自由氯离子含量增加,增大了混凝土的氯离子结合能力。聚丙烯纤维掺量0%~0.45%范围内,氯离子结合能力与纤维掺量存在二次函数关系。聚丙烯纤维的掺入降低了干湿循环后期氯离子扩散系数,增大了时间依赖系数m,有利于提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。