早期养护条件对水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的影响

研究了早期高湿度空气养护、水中标准养护及密封养护对水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的影响。采用X射线衍射（XRD）、傅立叶转换红外光谱（FTIR）和扫描电子显微镜（SEM）等方法分析了水泥石经180 d硫酸盐侵蚀后的腐蚀产物。结果表明,早期高湿度空气养护,水泥石碳化生成的CaCO3填充于孔隙中,使表层结构更加致密,阻碍了SO4^2-等有害离子侵入,延缓了水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀过程。比较而言,早期密封养护,水泥水化不充分,水泥石内部缺陷相对较多,SO4^2-等有害离子容易侵入,水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀最为严重。     

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。     

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.     

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.     

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.     

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.     

凝灰岩机制砂混凝土抗低温硫酸盐侵蚀性

为了研究低温环境下凝灰岩机制砂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性的影响,结合腐蚀介质及低温环境特点,采用10±1℃的硫酸钠/硫酸镁复合溶液模拟服役环境;利用电脉冲加速腐蚀介质迁移,对比分析腐蚀前、后试样的强度变化、腐蚀产物的物相等.结果表明:凝灰岩机制砂拌制试件比河砂拌制试件更容易受到低温硫酸盐侵蚀破坏;一定掺量的氢氧化钡可改善试件的抗硫酸盐侵蚀能力,但当掺量高于4%时,改善作用开始降低;低温硫酸盐侵蚀后机制砂拌制试件的腐蚀物以碳硫硅酸钙为主,河砂拌制试件的腐蚀物以钙矾石为主.从凝灰岩石粉的物相及机制砂混凝土孔结构探讨抗低温硫酸盐侵蚀能力弱化原因.该研究可以为硫酸盐区划环境下机制砂混凝土的耐久性设计提供一定参考.     

化学外加剂对水泥砂浆抗TSA性能的影响

研究了掺加不同功能化学外加剂(减缩剂、早强剂及结晶抑制剂)及30%石灰石粉的普硅水泥砂浆试件在(5±1) ℃下,质量分数5%的MgSO4溶液中的外观变化、强度发展及其化学成分分析.结果表明: 经侵蚀360 d后,掺加不同功能化学外加剂的各砂浆试件均出现了碳硫硅酸钙晶体,说明实验所用化学外加剂不能从根本上解决TSA问题,但在侵蚀早期(210 d)除结晶抑制剂外均可有效延缓水泥砂浆TSA的发展.     

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.     

海工水泥抗硫酸盐侵蚀机理

采用浸泡抗蚀性能试验方法 （K法）,对比研究了海工水泥和普通硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。使用X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、电子扫描（SEM）和电子计算机断层扫描（Computed tomography, CT）分析了两种水泥硫酸盐侵蚀前后矿物成分和微观结构的变化,进行了机理分析。结果表明：海工水泥抗硫酸盐侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,海工水泥在3%硫酸钠溶液中浸泡11个月后侵蚀系数为1.03,而普通硅酸盐水泥为0.22。海工水泥主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石和较少的氢氧化钙,其在3%硫酸钠溶液中浸泡后生成微量二水石膏,不会对基体产生破坏。除水化硅酸钙和钙矾石外,普通硅酸盐水泥的水化产物中有较多的氢氧化钙和单硫型水化硫铝酸钙,其在3%硫酸钠溶液中会生成大量的二水石膏和钙矾石,两者的结晶膨胀会引起基体开裂。     

Use of different barium salts to inhibit the thaumasite form of sulfate attack in cement-based materials

We investigated the effects of different barium compounds on the thaumasite form of sulphate attack(TSA)resistance of cement-based materials when they were used as admixtures in mortars.Moreover,we analyzed the inhibition mechanisms within different types of barium salts,namely BaCO_3 and Ba(OH)_2,on the thaumasite formation.The controlcement mortar and mortars with barium salts to cement and limestone weight ratios of 0.5%,1.0%,and 1.5% were immersed in 5%(by weight)MgSO_4 solution at 5 ℃ to mimic TSA.Appearance,mass,and compressive strength of the mortar samples were monitored and measured to assess the generaldegradation extent of these samples.The products of sulphate attack were further analyzed by XRD,FTIR,and SEM,respectively.Experimentalresults show that different degradation extent is evident in allmortars cured in MgSO_4 solution.However,barium salts can greatly inhibit such degradation.Barium in hydroxide form has better effectiveness in protection against TSA than carbonate form,which may be due to their solubility difference in alkaline cement pore solution,and the presence of these barium compounds can reduce the degree of TSA by comparison with the almost completely decomposed controlsamples.     

甲酸钙对水泥浆体抗压强度、水化及孔结构的影响

研究了甲酸钙对普通硅酸盐水泥浆体和硅酸盐水泥浆体抗压强度的影响,采用XRD、压汞法和灼烧法,测试了甲酸钙对水泥浆体水化产物组成、孔结构及化学结合水的影响。结果表明：甲酸钙能加速水泥的水化,促进Ca（OH）2的生成,提高水泥浆体的水化程度;甲酸钙能明显改善水泥浆体的孔结构,减少孔隙率和细化孔径;甲酸钙对P·O42．5普通硅酸盐水泥浆体早期强度的提升要比对P·152．5硅酸盐水泥的效果好。     

废弃混凝土高温处理技术与脱水水泥浆再水化活性研究

建筑物在建设和拆除过程中产生大量的固体废弃物,其中大部分是废弃的混凝土和砂浆.为了使废弃混凝土和砂浆中的骨料和水泥重新得以应用.本研究对废弃混凝土和砂浆进行了高温处理,合理的高温处理温度为750℃经过高温处理后,可以实现骨料与水泥浆的分离.经过分离的骨料可以在新拌混凝土中重新应用,而脱水水泥浆经充分磨细后又重新具有了反应活性.把脱水水泥浆与水泥熟料或硅酸盐水泥复合,可以得到一种新型的水硬性胶凝材料.这种胶凝材料可以满足较低强度通用硅酸盐水泥的要求.由此建筑物建设和拆除过程中所形成的废弃混凝土和砂浆可以全部回收并重新利用.对减小资源消耗、节能减排有重要意义.     

Influence of curing duration on thaumasite formation of Portland-limestone cement pastes

Extensive researches have been carried out on the conventional sulfate attack, while it has been found that the thaumasite form of sulfate attack(TSA), sulfate attack at low temperature, has just been discovered and its mechanism is not well understood so far. In this study, the sulfate attack of cement paste incorporating 30% mass of limestone powder was investigated. After 20 ℃ water cured for 7, 14, and 28 days,respectively, 20 mm cube specimens were exposed in a 5% magnesium sulfate solution at(6 ±1) ℃ for periods up to 240 days. Their appearance change, compressive strength development were examined at different storage time, and selected paste samples were examined by X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), scanning electron microscopy(SEM) and energy dispersive spectroscopy(EDS). The results indicate that all Portland-limstone cement pastes suffer from appearance deterioration to some extent. The compressive strength of cement paste initially increases and after 120 days decreases with increasing exposed period. In addition, the cement paste with short curing time is more susceptible to sulfate attack, which directly leads to the formation of non-binder thaumasite crystal accompanied by the formation of ettringite, gypsum and brucite, and becomes a white, mushy, and incohesive matrix. Additionally, the extent of sulfate attack is greater and the formation of thaumasite is observed earlier for shorter curing time.     

粉煤灰-脱硫石膏水泥基材料水化活性及微结构

采用DTA—TG、XRD、SEM以及宏观水化收缩和强度试验等手段研究了粉煤灰一脱硫石膏一水泥三元复合胶凝体系的水化过程、活性效应及微观结构等,根据试验结果总结了复合胶凝材料的水化动力学过程。结果表明,粉煤灰一脱硫石膏水泥石的钙矾石吸热峰强于基准样;在各组分相互活性激发和外掺激发剂作用下,粉煤灰一脱硫石膏水泥石中2次水化效应明显;SEM、XRD表明水泥石早期有明显的钙矾石生成,同时粉煤灰颗粒的表面侵蚀现象明显,进一步说明复合胶凝体系的早期活性得到有效激发,硬化后综合性能得到有效保证。且宏观收缩及强度试验也从侧面印证了微观试验结果。粉煤灰一脱硫石膏水泥基复合胶凝材料体系的研发可大量消耗燃煤电厂的工业废渣,具有显著的“绿色”效应。     

超硫酸盐水泥的水化产物及孔结构特性

采用抗压强度试验、X射线衍射分析、电镜扫描及压汞仪法等测试技术,测试和分析了超硫酸盐水泥在不同龄期的强度、水化产物及孔结构,并将其与普通硅酸盐水泥、矿渣水泥对比,探讨超硫酸盐水泥的水化机理.研究结果表明,超硫酸盐水泥早期强度较低,但后期强度发展快,28 d强度高于42.5普硅水泥;超硫酸盐水泥的主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石及少量石膏晶体,未见普硅水泥及矿渣水泥的主要水化产物氢氧化钙;90 d时,超硫酸盐水泥硬化浆体的阈值孔径、最可几孔径、中孔孔径及平均孔径均小于普硅水泥和矿渣水泥,具有更小的孔隙率和更高的密实度,有效地促进了超硫酸盐水泥后期强度的增长.     

无熟料高炉矿渣水泥的物料配比与性能的关系

研究了Ca（OH）2、硬石膏及少量可溶性钙盐（甲酸钙、乙酸钙等）复合对高炉矿渣活性的激发作用及物料配比与性能的关系。结果表明：Ca（OH）2与硬石膏复合对矿渣活性有一定的激发效果,可溶性钙盐的加入降低了水泥的pH值,进一步激发了矿渣的活性,乙酸钙（Ca（CH2COOH）2）的激发效果好于甲酸钙（Ca（COOH）2）;在矿渣掺量为80％,Ca（OH）2掺量15％,硬石膏掺量5％,外加1．0％Ca（CH2COOH）2生产出的无熟料水泥28d抗压强度达54．6MPa;Ca（COOH）2与硬石膏促进高炉矿渣水化的主要水化产物为钙矾石和C—S—H凝胶。     

偏高岭土对水泥净浆火山灰效应强度贡献率的影响

根据蒲心诚教授提出的偏高岭土火山灰效应定量分析方法,进行了偏高岭土对水泥净浆(以下简称净浆)火山灰效应强度贡献率(以下简称强度贡献率)的影响研究.结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,其净浆强度贡献率增加;随着养护龄期的增加,其净浆强度贡献率呈现先减少后增加的趋势,且7,d时出现最低值;3、28,d时小粒径偏高岭土(2.5和3.75,μm)的净浆强度贡献率明显高于7,d时的值,这说明偏高岭土火山灰效应主要是发生在早期(3,d)和后期(28,d);而大粒径偏高岭土和补充激发剂则有利于提高其中期(7,d)净浆强度.     

纳米高岭土颗粒改性水泥基复合材料的性能

研究了纳米高岭土颗粒对不同龄期水泥基材料微观结构（微孔结构、微观结构）及物理力学性能（工作性、抗弯强度、抗压强度、氯离子渗透性）的影响。结果表明,纳米高岭土颗粒的填充效应及其对水泥水化的促进作用改善了水泥基材料的微观孔结构,限制了氯离子在水泥基材料中的渗透扩散。当高岭土为水泥质量的1％时,水泥浆1、3、7、90 d抗弯强度分别提高30．41％、39．04％、36．27％和38．32％;当高岭土为水泥质量的5％时,水泥砂浆氯离子扩散系数降低53．03％;混凝土氯离子扩散系数随高岭土掺量增加呈指数递减;当高岭土为水泥质量的5％时,氯离子扩散系数降低18．87％;抗压强度分别提高28．4％;改性混凝土28 d抗压强度与混凝土氯离子扩散系数呈线性增加关系。