硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合材料的护筋性研究

作     者：龙羽 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：亢景付;宋仪

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：三元体系 护筋性能 碱度 钝化膜 密实性 加速锈蚀 

摘      要：近年来,越来越多的学者开始研究不同系列水泥间的复合,使不同系列水泥性能互补、优势叠加。其中,硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合体系(简称:三元体系)因同时具有快凝、早强、收缩补偿等特性而备受关注,在修复砂浆或混凝土、无收缩灌浆料等方面具有应用前景。虽然三元体系的研究已有很多报道,但大多集中在配合比设计、水化产物、微观结构和基本技术性能等方面,尚未发现护筋性能方面的研究报道。本文通过测量净浆试件人工孔溶液pH值和孔隙率、砂浆试件的强度和极化电位变化,混凝土试件的非稳态氯离子扩散系数和相对电位变化、开裂时间、钢筋锈蚀情况等,从多个不同角度对硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合体系的护筋性能进行了探讨,主要研究成果如下:(1)三元体系中两种水泥比例约为1:1时,随石膏掺量增加,砂浆抗压抗折强度下降。其中石膏掺量为3.3%时,抗压抗折强度最高,且随龄期增长最快。(2)通过测量水泥石人工孔溶液的pH值,发现三元体系的碱度比硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥低。硅酸盐水泥石pH值约为13,可以在钢筋表面形成钝化膜;硫铝酸盐水泥石碱度约在10.5～11.5之间,形成的钝化膜不完整,处于钝化和活化之间;而三元体系的碱度约在10～11之间,不能在钢筋表面形成钝化膜保护钢筋。(3)三元体系混凝土的非稳态氯离子扩散系数和水泥石的孔隙率都高于硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥,表明其密实性差,水分和氧气容易进入混凝土内部,使钢筋产生锈蚀。(4)通电加速锈蚀试验中,三元体系从通电开始时相对电位很低,在-600mV左右,锈蚀可能性很大,后期相对电位升高,但仍然小于-200mV。由此可知,三元体系密实性差,从通电开始就发生锈蚀。石膏掺量高的三元体系因强度过低,通电3d时就产生了顺筋裂缝;石膏掺量低的三元体系因孔隙率高,锈蚀物迅速外渗,没有聚集在钢筋表面使混凝土开裂。(5)综上,三元体系混凝土的碱度低,不能形成钝化膜,结构松散,密实性差,从而护筋性差,所以三元体系在护筋性方面存在隐患,在工程中应用时需要做具体论证。可以通过选择级配良好的骨料和合适的石膏种类,调整三元体系中各胶凝材料的比例,掺入聚合物,养护时避免高温等方法提高三元体系混凝土的密实性,从而提高其护筋性。