碳化混凝土硫酸镁盐结晶破坏微观分析

在恒温恒湿环境[温度(20±1)℃,相对湿度(60±5)%]条件下,对掺30%粉煤灰的混凝土试件(FA30,水灰比为0.45)和水灰比为0.55的混凝土试件(PC0.55)快速碳化20 d与未快速碳化的混凝土试件半浸泡在10%硫酸镁溶液中,浸泡150 d后混凝土试件水分蒸发区的破坏形貌、强度损失率及其微观进行分析。结果表明:碳化是混凝土蒸发区发生硫酸镁结晶的前提,碳化深度越大,混凝土破坏越严重。掺加粉煤灰的FA30比PC0.55更易碳化,强度损失率越大;快速碳化20d后,FA30碳化深度为15.4 mm,强度损失率为42.2%,PC0.55碳化深度为9.3 mm,强度损失率为20.5%。经过150 d浸泡后,未快速碳化的FA30的水分蒸发区表层10 mm也被碳化,试件出现了硫酸镁盐结晶破坏,强度损失率为22%,PC0.55水分蒸发区碳化不明显,强度没有损失。     

半浸泡在Na2SO4溶液中水泥净浆不同部位化学侵蚀产物对比

在(20±1)℃、相对湿度(80±5)%和氮气环境下,将水灰比为0.35、0.45和0.55的硅酸盐水泥净浆试件半浸泡在质量分数5%的Na_2SO_4溶液中,侵蚀50、100d后,采用X射线衍射和热重分析,研究了试件蒸发区和浸泡区中化学侵蚀产物的含量.结果表明:试件蒸发区中钙矾石和石膏含量显著多于浸泡区中的含量,而且随着浸泡时间的延长,蒸发区和浸泡区的产物含量的差值增大;侵蚀100d后,水灰比为0.55的水泥净浆试件中蒸发区和浸泡区的产物含量的差值与其他2种水灰比的试件相比,有2倍的增长;硫酸盐化学侵蚀破坏是导致半浸泡在硫酸盐环境中的水泥净浆蒸发区破坏的主要原因.     

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。     

半浸泡混凝土中Na2SO4溶液传输过程

为模拟混凝土内部与盐溶液接触、外部与空气接触的半浸泡环境(如隧道衬砌混凝土所处环境),将混凝土一端与Na_2SO_4溶液接触,另一端暴露在空气中,通过改变环境相对湿度、水灰比和Na_2SO_4溶液质量分数,分析这3种因素对混凝土水分蒸发速率的影响,对混凝土内部的盐溶液传输机理是否符合灯芯效应传输原理进行验证;同时采用核磁共振(NMR)和X射线衍射(XRD)分析,从微观角度分析其中原因.结果表明:环境相对湿度越低、水灰比越大,混凝土水分蒸发速率越大;Na_2SO_4溶液质量分数越大,混凝土水分蒸发速率反而越低,说明当混凝土处于半浸泡环境下时,其中的Na_2SO_4溶液传输过程并不符合灯芯效应传输原理.NMR和XRD分析发现,在盐溶液传输过程中,混凝土孔隙内的盐溶液会发生化学反应,生成钙矾石和石膏等化学侵蚀产物,细化和堵塞孔隙,且环境相对湿度越大、盐溶液质量分数越大,化学反应程度越大,从而造成其中的水分蒸发速率降低越明显.