钙矾石形成机理的研究

采用液相离子浓度测定与固相物相分析的方法,分析了离子浓度变化规律与钙矾石形成的关系,考察了矿物种类与含量、石灰浓度、二不石膏掺量对钙矾石形成的影响。结果表明：钙矾石形成是由[AI(OH)6]^3-八面体,铝氧八面体与钙多面体交替排列成形钙铝多面柱与SO4^2-进入柱间沟槽3个过程串联形成,其中速率最慢的[AI(OH)6]^3-形成过程为钙矾石形成的控制步骤。形成钙矾石诸离子中,[AIO2^-]最低,是影响钙矾石形成速率的最活跃因素。     

钙矾石膨胀和氧化镁膨胀在大坝水泥中的应用研究

０引言水泥混凝土的导热性能差,大坝等大体积混凝土内部由于水泥水化热积贮使其温度上升,一般可达３０～５０℃。这一温升需经过相当长的时间才能降下来,降温过程伴随着体积收缩,即冷缩,混凝土内产生巨大的应力〔１〕,达到一定值后就发生局部破坏而产生裂缝,这是大坝产生裂缝的主要原因。国内外科学家与工程技术人员几十年来在该领域进行了大量的研究与试验。除了结构设计、施工技术和降温措施等方面外,在大坝水泥方面也获得了许多进展。大坝水泥的研究主要有以下两个方面:一是降低水泥水化热以减小内部温升;二是引入膨胀来补偿收缩。中热…     

硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体微结构演变及膨胀过程的数值模拟

根据硫酸盐侵蚀机理,利用改进的CEMHYD3D水化模型和随机概率方法,建立了硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体的微结构演变模型。在微观层次上,模拟了浆体孔溶液中硫酸根离子的自由扩散、随机碰撞和转化反应,分析了膨胀性侵蚀产物生长导致的微结构损伤和体积膨胀,计算了侵蚀过程中石膏和钙矾石的生成量及浆体的膨胀应变,并与已有试验结果对比分析验证了模型的合理性。在此基础上,数值模拟了硫酸盐侵蚀下不同水灰比水泥浆体的微结构演变及膨胀过程。结果表明：同一硫酸盐浓度下,硬化水泥浆体中氢氧化钙和含铝物相与孔隙的接触面积越小,浆体的膨胀应变越低;水灰比为0.25、0.30和0.35的硬化水泥浆体的孔隙填充程度分别达到9.09%、9.27%和9.41%时,浆体膨胀应变开始快速增大;硫酸盐侵蚀溶液浓度增大,浆体体积快速膨胀的时间提前。     

硫酸盐侵蚀下混凝土内腐蚀反应-扩散过程的实验研究

通过开展硫酸盐腐蚀试验,研究了硫酸盐侵蚀环境下混凝土中内部硫酸盐浓度随时间和空间的变化规律,探讨了混凝土内部各组分浓度的变化与硫酸根离子浓度之间的关系.结果表明:随着侵蚀时间的增加,反应扩散不断进行,混凝土内部硫酸根离子浓度不断增加,越靠近侵蚀表面浓度越高;水泥水化产物中二水石膏、氢氧化钙和腐蚀产物的浓度变化与硫酸盐浓度变化之间存在一定的联系,随着二水石膏和氢氧化钙含量的减少,钙矾石含量前期增长较快,后期渐渐趋于稳定,硫酸盐浓度变化速率不断减小,直至混凝土内外环境中硫酸盐浓度差达到平稳状态.     

延迟钙矾石的研究进展

延迟钙矾石形成(DEF)是造成混凝土结构破坏的重要原因.近年来,微裂纹、晶体形态、约束等因素对DEF的影响,DEF的预测及其损伤模型等方面有了新的研究进展.本文对其进行了概述和分析,并提出了相应的建议.     

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.     

钙矾石沉淀法去除镁剂脱硫废水中硫酸根离子研究

采用钙矾石(AFt)化学沉淀法去除镁剂烟气脱硫废水中的SO42-,探讨了废水浓度、p H、Al3+用量、搅拌速度、反应时间等因素对SO42-去除率及Ca2+、Al3+残留量的影响。结果表明,对经预处理后SO42-质量浓度为2 086 mg/L的镁剂脱硫废水,当p H=11,n(Al3+)∶n(SO42-)=0.575,搅拌转速为300 r/min,反应时间为10 min时,SO42-去除率可达到92.1%,Ca2+、Al3+残留质量浓度分别为187、4 mg/L。SEM/EDS测试结果表明,沉淀产物为针状纳米钙矾石结晶,其在混凝土膨胀剂和阻燃领域具有良好的应用前景。     

煅烧硬石膏溶解特性对钙矾石形成的影响

本文依据循环流化床(CFB)锅炉干法脱硫温度条件,用煅烧硬石膏模拟干法脱硫产物,研究脱硫硬石膏性质对铝酸三钙(C₃A)反应生成钙矾石(AFt)的影响,探究CFB锅炉灰渣制备建材的可行性。结果表明: 820 ℃、15 min形成的硬石膏,呈边棱清晰的板状晶体,而940 ℃、15 min形成的硬石膏晶体则发生烧结现象,高温导致硬石膏溶解性能降低。煅烧硬石膏与C₃A反应生成的AFt在养护3 d后达到最多,期间820 ℃形成的硬石膏以溶解沉淀方式生成针棒状AFt;而940 ℃形成的硬石膏则以固相反应方式生成团簇AFt。长期空气养护过程中的碳化反应会导致AFt分解。     

延迟钙矾石生成的研究进展

延迟钙矾石生成对蒸养混凝土具有潜在的劣化作用,是造成混凝土破坏的主要原因,文章从钙矾石本身的组成以及混凝土养护温度对钙矾石产生的影响出发,分析延迟钙矾石生成(DEF)的影响因素,并给出相应建议.     

5～40℃不同硫酸盐侵蚀对铝酸盐水泥水化的影响

采用X射线衍射仪、热分析仪、压汞仪等分别研究了5℃、20℃和40℃Na_2SO_4和MgSO_4侵蚀对铝酸盐水泥(CAC)水化的影响。结果表明:不同温度CAC水化产物的稳定性与硫酸盐种类密切相关。在5℃和20℃,浆体中主要生成十水铝酸钙(CAH_(10))和八水铝酸二钙(C_2AH_8),两者在MgSO_4溶液侵蚀下均能稳定存在;但在Na_2SO_4溶液侵蚀下,C_2AH_8不稳定而基本消失,并有膨胀性钙矾石形成,试样强度降低。在40℃,浆体中主要生成C_2AH_8和六水铝酸三钙(C_3AH_6),其中C_3AH_6在Na_2SO_4溶液侵蚀下基本稳定,而C_2AH_8在两种硫酸盐溶液侵蚀下均基本消失,Na_2SO_4侵蚀样中形成大量钙矾石,MgSO_4侵蚀样中则形成大量石膏,试样破坏严重。但在40℃高温条件下,两种硫酸盐侵蚀均可在一定程度上起到收缩补偿作用。     

硫酸盐侵蚀作用下混凝土损伤层与微观研究

混凝土损伤层性能劣化规律对研究硫酸盐侵蚀作用下混凝土耐久性具有重要意义.采用超声波平测法,研究了硫酸盐与干湿交替作用下不同水胶比混凝土的损伤层厚度变化规律,从损伤层角度分析了混凝土的损伤劣化特点与性能退化规律,并采用X衍射方法对混凝土中的主要侵蚀产物进行分析.研究结果表明:随着水胶比增大,混凝土中钙矾石和石膏不断增多,氢氧化钙含量逐步减小,宏观表现为混凝土损伤层中超声波速逐渐减小,损伤层厚度增大.当混凝土损伤层越厚、声速越低时,表明其密实度降低,损伤劣化程度增大.通过测量混凝土损伤层厚度,可以有效判断硫酸盐侵蚀作用下混凝土损伤劣化情况.     

受损轻骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

运用干湿循环的实验方法研究了LC30基准轻骨料混凝土及损伤度为0～0.1、0.1 ～0.2、0.2 ～0.3的受损轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀的性能,以相对动弹性模量为评价指标,分析了损伤度对基准轻骨料混凝土、掺粉煤灰轻骨料混凝土及掺聚丙烯纤维轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,并建立了以粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量为指标的轻骨料衰变损伤模型.     

硫酸盐侵蚀对不同养护制度UHPC水化产物微结构的影响

采用29Si和27Al MAS NMR、XRD、SEM等测试技术研究了硫酸盐侵蚀对不同养护制度的超高性能混凝土(UHPC)水化产物微结构的影响.结果表明:标准养护和80 ℃高温蒸汽养护条件下,UHPC水化产物主要为C-S-H、Ca(OH)2、AFt、AFm和TAH;210 ℃、2 MPa蒸压养护8 h后,水化产物主要为tobermorite、Ca(OH)2和TAH.硫酸盐侵蚀对不同养护制度的UHPC抗压强度和水化产物微结构的影响微弱,但可促进210 ℃蒸压养护的UHPC胶凝浆体中TAH向AFm和AFt的转化.同时硫酸盐侵蚀180 d时,C-S-H凝胶MCL和Al[4]/Si略有降低,但降低幅度较小,UHPC具有良好的抗硫酸盐侵蚀能力.     

初始损伤对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为揭示有初始损伤的喷射混凝土在硫酸侵蚀作用下的性能劣化规律,根据超声波波速变化定义初始损伤度,利用压力试验机对混凝土试件进行初始损伤预制,使初始损伤出现5个不同梯度:0.10、0.15、0.20、0.25、0.30。通过干湿循环硫酸盐侵蚀试验,以外观形貌、质量变化率、相对动弹模量作为评价指标,并借助微观形貌分析和化学组成分析,系统研究了初始损伤度对喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,探讨了影响机理,建立了初始损伤喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的损伤演化模型。结果表明,在整个侵蚀过程中,随着侵蚀时间的延长,喷射混凝土试件质量和相对动弹模量均呈先增大后减小的变化趋势。初始损伤度为0.10时混凝土受硫酸盐侵蚀过程影响较小,基本可以忽略。初始损伤度超过0.10后,试件在硫酸盐侵蚀作用下的劣化速度加快。经历180个干湿循环侵蚀后,初始损伤度为0.15、0.20、0.25、0.30组试件的质量较基准组分别下降了2.9%、3.4%、4.0%和4.7%,相对动弹模量分别降至0.42、0.34、0.28、0.16。预制初始损伤所产生的砂浆微裂缝和骨料位移为硫酸盐的侵入提供了有利条件,损伤度为0.10的试件表面有少量剥蚀,内部微裂纹较基准组略多,但腐蚀劣化并不严重。损伤度为0.30的试件表皮几乎全部脱落,内部出现了大量贯穿裂缝,裂缝较宽且深,反应产物中石膏和钙矾石晶体衍射峰强度最高,侵蚀损伤最为严重。根据相对动弹模量变化定义侵蚀损伤因子,所建立的损伤模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.94以上,可以较好地反映不同初始损伤喷射混凝土的损伤劣化规律。     

Thaumasite的结构、形成机理及对混凝土的破坏作用

分析了Thaum asite的物相结构特征、生成条件和破坏机理;与常规硫酸盐侵蚀对混凝土结构的破坏作用不同,它的生成直接导致水泥石中C SH凝胶体分解,使混凝土最终变为无强度泥状混合物。针对我国西部和北部开发,提出预防混凝土结构发生此类侵蚀破坏的方法。     

干湿交替对硫酸盐侵蚀喷射混凝土损伤层试验研究

为了研究硫酸盐侵蚀后喷射混凝土表面损伤层厚度变化,试验采用干湿交替方法,对同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土进行硫酸盐侵蚀,利用超声波平测法对试件表层声时进行测定,采用回归方法对试验数据进行拟合,得出试件损伤层厚度.同时,对不同侵蚀龄期试件相对动弹性模量、质量损失率及力学性能进行测试,研究损伤层与试件性能之间关系.结果表明:随着干湿交替次数增加,试件表层超声波波速降低,试件密实度下降,损伤层厚度增大;试件相对动弹性模量、质量损失率随着损伤层厚度增大而增大,试件力学性能随着损伤层厚度增大而减小,但均与损伤层厚度呈指数关系,用损伤层厚度表征试件硫酸盐侵蚀具有较好相关性.     

低温对水泥砂浆硫酸盐侵蚀速率的影响试验研究

对于低温环境下普通硅酸盐、抗硫酸盐水泥砂浆试件的硫酸盐侵蚀情况进行了试验研究,建立了两阶段侵蚀破坏模型来反应温度对硫酸盐侵蚀速率的影响.通过将不同水泥品种不同水灰比试件浸泡在5℃、10℃、20℃环境下3％硫酸钠溶液中,以抗折强度为评价指标分析不同温度下硫酸盐侵蚀速率.结果表明:普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥砂浆试件随着温度的降低,受到的硫酸盐侵蚀逐渐加剧.抗折强度降低速率随着温度的降低而加快,同时降低水灰比可以提高水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀能力.     

硫酸盐侵蚀与冻融循环共同作用下混凝土损伤研究

对水胶比为0.45的引气混凝土分别在质量分数为1％ Na,SO4、5％ Na2 SO4、5％ MgSO4溶液及水中进行快速冻融试验,采用超声平测法测量混凝土损伤层厚度,分析了不同溶液中混凝土的损伤层、未损伤层超声波速及损伤层厚度随冻融循环次数的变化规律.结果表明:混凝土损伤层厚度能够反映硫酸盐-冻融共同作用下混凝土损伤程度;不同溶液与冻融共同作用下混凝土损伤程度有所不同,原因在于硫酸盐溶液对混凝土冻融破坏既存在抑制作用,又存在促进作用;随着硫酸钠溶液浓度的升高,硫酸钠溶液对混凝土的冻融破坏由促进作用逐渐转变为抑制作用,由于硫酸镁具有镁盐和硫酸盐的双重腐蚀,对混凝土的冻融破坏促进作用最大.