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半浸泡硫铝酸盐水泥混凝土蒸发区孔结构变化

材料导报 2023年第3期37卷 161-165页

作者：刘赞群周蕴婵胡文龙彭嘉伟中南大学土木工程学院长沙410075 长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430000

硫铝酸盐水泥水化需水量大、水化速度快,凝结硬化后留下的大量未水化水泥在后期继续水化生成钙矾石,影响混凝土的孔结构变化和力学性能发展。用半浸泡方式模拟半掩埋混凝土实际工况,运用背散射电镜和核磁共振等微观测试手段,研究了水灰... 详细信息

硫铝酸盐水泥水化需水量大、水化速度快,凝结硬化后留下的大量未水化水泥在后期继续水化生成钙矾石,影响混凝土的孔结构变化和力学性能发展。用半浸泡方式模拟半掩埋混凝土实际工况,运用背散射电镜和核磁共振等微观测试手段,研究了水灰比为0.35、0.45和0.55的硫铝酸盐水泥混凝土半浸泡35 d、70 d和130 d后蒸发区孔结构和混凝土抗压强度变化规律,结果表明:水灰比为0.35和0.45的混凝土孔隙率呈现先增大后降低再增大的变化特点;水灰比为0.55的混凝土孔隙率呈现先降低后增大的变化特点。研究表明:硫铝酸盐水泥凝结硬化后水化生成的钙矾石会产生结晶膨胀和填充密实两种效应,共同影响硫铝酸盐水泥混凝土孔结构变化。

关键词：半浸泡硫铝酸盐水泥混凝土孔结构钙矾石结晶

半浸泡条件下碱矿渣砂浆抗硫酸盐侵蚀性能研究

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半浸泡条件下碱矿渣砂浆抗硫酸盐侵蚀性能研究

作者：刘鹏重庆大学

学位级别：硕士

我国盐渍土、盐湖分布广泛,海岸线绵长,在该类环境中的混凝土易受到硫酸盐化学腐蚀和物理结晶破坏。碱矿渣混凝土具有优良的抗硫酸盐化学腐蚀性能,具有较好的应用前景,然而其具有较强的吸水性,其孔溶液离子浓度大,具有较大的硫酸盐结晶... 详细信息

我国盐渍土、盐湖分布广泛,海岸线绵长,在该类环境中的混凝土易受到硫酸盐化学腐蚀和物理结晶破坏。碱矿渣混凝土具有优良的抗硫酸盐化学腐蚀性能,具有较好的应用前景,然而其具有较强的吸水性,其孔溶液离子浓度大,具有较大的硫酸盐结晶破坏风险。因此明确碱矿渣混凝土的综合抗硫酸盐侵蚀性能对碱矿渣水泥及混凝土的研究和应用具有理论意义和实用价值。本文研究了半浸泡条件下碱矿渣砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,讨论了硫酸盐浓度、砂浆水胶比和碱当量等参数对碱矿渣砂浆的表观结晶、力学性能和质量变化的影响;测试了碱矿渣砂浆内部碱度及SO、Na、Ca和Mg的浓度变化;通过XRD、FTIR、热分析、SEM-EDS和BSE等技术研究了碱矿渣砂浆的微观结构及水化产物的稳定性;结合试验结果与相关理论,分析了半浸泡条件下碱矿渣砂浆硫酸盐侵蚀破坏机理。研究揭示的主要规律如下:碱矿渣砂浆的吸水速率和吸水量都能够达到普通硅酸盐水泥砂浆的1.5～2倍,碱矿渣砂浆吸水速率随砂浆水胶比增大而增大。碱矿渣砂浆在硫酸钠溶液中的毛细吸收速率会出现一定程度的降低,但吸收量基本保持不变。半浸泡条件下碱矿渣砂浆在90-120d内开始出现明显的表面结晶,侵蚀龄期小于120d时,碱矿渣砂浆抗压强度持续增长,大于120d后持续降低,在360d时的抗压强度相对于120d时下降了16.4%。碱矿渣砂浆的硫酸钠结晶破坏程度随水胶比和碱当量的增大而增大,普通硅酸盐水泥砂浆结晶程度弱于碱矿渣砂浆。半浸泡条件下碱矿渣砂浆蒸发区域的SO浓度快速增长,砂浆各区域的SO浓度与其表面盐结晶特征相对应。水胶比和硫酸钠溶液浓度的增大会促进碱矿渣砂浆各区域的SO浓度增长。碱矿渣砂浆内部存在大量Na,导致其更易达到硫酸钠过饱和,半浸泡条件下碱矿渣砂浆内部的碱会持续溢出,内部碱度降低。碱矿渣砂浆浸泡区域和蒸发区域内部均分布有大量微裂纹,且微裂纹占比接近,半浸泡条件下碱矿渣砂浆硫酸盐侵蚀主要发生在砂浆表面。碱矿渣砂浆水化产物具有较好的稳定性,未发生其它明显化学反应,砂浆的破坏主要由硫酸钠结晶导致。碱矿渣砂浆的高吸水性和内部高离子浓度导致其具有更大的硫酸盐结晶破坏风险。半浸泡条件下碱矿渣砂浆的硫酸盐侵蚀破坏过程主要分为三个阶段:(1)砂浆浸泡区域通过毛细作用吸收硫酸钠溶液进入砂浆内部,砂浆蒸发区域水分不断蒸发,硫酸钠在砂浆表面不断聚集,浓度不断增大;(2)随着浓度的进一步增大达到硫酸钠的超饱和状态,硫酸钠晶体开始生长,砂浆表面开始出现结晶;(3)碱矿渣砂浆表面结晶程度达到破坏基体的相关要求,砂浆表层开始脱落,强度出现降低。

关键词：碱矿渣砂浆半浸泡硫酸盐腐蚀结晶破坏

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半浸泡混凝土中Na2SO4溶液传输过程

建筑材料学报 2020年第4期23卷 787-793页

作者：刘赞群裴敏刘厚张丰燕朱嘉慧中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省产商品质量监督检验研究院湖南长沙410075

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Na2SO4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Na2SO4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... 详细信息

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Na2SO4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Na2SO4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;Na2SO4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Na2SO4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.

关键词：混凝土半浸泡灯芯效应化学侵蚀盐结晶

半浸泡下纳米SiO2对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀能力的影响

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建筑材料学报 2019年第6期22卷 978-985页

作者：黄谦王冲赵亮赵敏长江师范学院土木建筑工程学院重庆408100 重庆大学材料科学与工程学院重庆400045

研究了半浸泡条件下不同粒径(10,50 nm)与掺量(0%,1%,3%和5%)的纳米SiO2(NS)对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀能力的影响.侵蚀前,对NS复合砂浆的孔结构进行了分析,并测试了砂浆受侵蚀后的质量损失率、线性膨胀率以及抗折和抗压强度损失率,并利用... 详细信息

研究了半浸泡条件下不同粒径(10,50 nm)与掺量(0%,1%,3%和5%)的纳米SiO2(NS)对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀能力的影响.侵蚀前,对NS复合砂浆的孔结构进行了分析,并测试了砂浆受侵蚀后的质量损失率、线性膨胀率以及抗折和抗压强度损失率,并利用扫描电镜(SEM)与X射线衍射仪(XRD)分析了砂浆浸泡区和干燥区的微观形貌与物相组成.结果表明:NS细化了砂浆内部孔隙并降低了孔隙连通性,增强了水泥砂浆在半浸泡下的抗硫酸盐侵蚀能力,且增强作用随着NS掺量的增加而增加,同时粒径为50 nm的NS增强效果优于粒径为10nm的NS增强效果;砂浆浸泡区与干燥区的内部均生成了钙矾石和石膏晶体,而干燥区内部没有无水芒硝结晶,说明干燥区破坏的主要原因是硫酸盐化学侵蚀.

关键词：半浸泡纳米SiO2 水泥砂浆硫酸盐侵蚀增强

再生微粉混凝土在硫酸盐半浸泡条件下耐久性研究

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再生微粉混凝土在硫酸盐半浸泡条件下耐久性研究

作者：白花蕾青海大学

学位级别：硕士

近年来城市建设过程中产生的建筑垃圾给社会和环境带来了巨大的压力,利用建筑垃圾制备再生骨料用于混凝土生产是解决这一问题的有效途径。采用以混凝土、砖瓦等为主要成分的建筑垃圾制备再生骨料过程中伴随产生粒径小于0.075mm的微细粉... 详细信息

近年来城市建设过程中产生的建筑垃圾给社会和环境带来了巨大的压力,利用建筑垃圾制备再生骨料用于混凝土生产是解决这一问题的有效途径。采用以混凝土、砖瓦等为主要成分的建筑垃圾制备再生骨料过程中伴随产生粒径小于0.075mm的微细粉末即再生微粉,因其具有一定的水化活性及良好的微集料填充效应,逐渐受到了水泥基材料研究和应用领域的青睐和重视。将再生微粉作为一种新型矿物掺和料取代水泥掺加到混凝土材料中,可以降低水泥用量,减轻水泥生产过程中带来的碳排放压力,具有良好的社会、经济和环境效益。为了提高再生微粉在混凝土材料中的利用水平,有必要开展再生微粉对混凝土诸多方面耐久性能影响的研究,尤其是要在青海盐渍土地区大量推广这种新型材料,必须开展硫酸盐侵蚀等因素作用下再生微粉混凝土劣化规律及腐蚀机理方面的研究,为减少高寒地区盐渍土对再生混凝土工程耐久性的影响提供理论依据。本文以再生微粉作为矿物掺和料取代水泥制备再生微粉混凝土。通过混凝土立方体抗压强度、质量损失率、SEM-EDS和XRD等方法,分析了在5%、10%NaSO和MgSO溶液、盐湖卤水溶液半浸泡条件下再生微粉混凝土抗压强度、抗侵蚀系数和微观结构变化规律。研究结果表明:(1)再生微粉混凝土在五种盐溶液半浸泡环境中,均遭受了不同程度的侵蚀,其中混凝土表面受侵蚀严重程度大致呈现出:10%NaSO溶液>5%NaSO溶液>5%MgSO溶液>10%MgSO溶液>盐湖卤水。(2)5%NaSO溶液半浸泡条件下部分混凝土抗压强度高于上部分,在5%MgSO溶液中规律却相反。10%NaSO和MgSO溶液半浸泡条件下混凝土抗侵蚀系数上下部分呈现出先增大后减小的规律。而盐湖卤水中再生微粉混凝土上部分强度降低比较明显。(3)通过SEM试验分析得出,在NaSO溶液浸泡后的混凝土观察到孔隙内生成了针棒状钙矾石和石膏。MgSO溶液中微观试样上有M-S-H、石膏及部分氢氧化镁的生成,而盐湖卤水中试样微观结构中存在松散的凝胶(M-S-H)、网状钙矾石、硫酸镁结晶,且结构致密。(4)基于XRD研究可以发现,在5%NaSO和5%MgSO溶液溶液中,再生微粉取代率越高,混凝土越容易发生石膏型破坏。在10%NaSO和MgSO溶液中,对比再生微粉掺量20%的混凝土相同部位的物相分析图,得出距离混凝土表面2.5cm处硫酸盐结晶和化学侵蚀最剧烈。再生微粉掺量20%的混凝土经盐湖卤水浸泡360d后发现混凝土内部仅发生了硫酸镁侵蚀。(5)对比不同溶液、不同时间、不同取代率和不同位置的再生微粉混凝土抗压强度,发现再生微粉取代率为20%的再生微粉混凝土抗压强度接近于空白组,表现出较好的抗硫酸盐耐久性,得出20%再生微粉为再生混凝土的最佳掺量。

关键词：再生微粉再生微粉混凝土半浸泡硫酸盐侵蚀抗侵蚀系数

砂浆半浸泡在硫酸钠溶液中不同表面处理材料防护效果比较

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东南大学学报（自然科学版） 2019年第6期49卷 1162-1170页

作者：朱健健高建明陈菲贺知章东南大学材料科学与工程学院南京211189 东南大学江苏省土木工程材料重点实验室南京211189

研究并评估了砂浆在硫酸钠溶液半浸泡状态下硅烷涂料、聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、水玻璃涂料4种表面处理材料的防护效果,采用质量损失、相对动弹性模量变化指标来表征试件损伤,采用X射线荧光光谱仪测定SO 2-4离子浓度分布,使用X射线衍... 详细信息

研究并评估了砂浆在硫酸钠溶液半浸泡状态下硅烷涂料、聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、水玻璃涂料4种表面处理材料的防护效果,采用质量损失、相对动弹性模量变化指标来表征试件损伤,采用X射线荧光光谱仪测定SO 2-4离子浓度分布,使用X射线衍射仪、全自动压汞仪和三维X-CT分析仪等对侵蚀试件进行分析.实验结果表明,试件半浸泡5个月后,水玻璃处理试件在未浸泡区域发生严重破坏,环氧树脂处理试件在与液面交界处环氧涂层翘起剥落;半浸泡状态下,试件质量增加率可以作为各类表面处理材料防护效果的判定指标;综合比较发现,表面处理材料防护效果从高到低为硅烷涂料、聚氨酯涂料、环氧树脂涂料、水玻璃涂料.

关键词：半浸泡砂浆硫酸钠表面处理

大掺量掺合料混凝土半浸泡于硫酸盐溶液中的耐久性

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哈尔滨工程大学学报 2020年第6期41卷 892-898页

作者：李北星方晴方鹏武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070 湖北省电力勘测设计院湖北武汉430040

为提升硫酸盐盐渍土地区半埋混凝土的耐久性,本文开展了3种大掺量矿物掺合料混凝土在硫酸钠溶液中的半浸泡干湿循环试验。通过对侵蚀后的混凝土试件液面上、下部位进行宏观、微观测试,研究了硫酸盐半浸泡混凝土的腐蚀破坏机理,以及矿物... 详细信息

为提升硫酸盐盐渍土地区半埋混凝土的耐久性,本文开展了3种大掺量矿物掺合料混凝土在硫酸钠溶液中的半浸泡干湿循环试验。通过对侵蚀后的混凝土试件液面上、下部位进行宏观、微观测试,研究了硫酸盐半浸泡混凝土的腐蚀破坏机理,以及矿物掺合料在其中发挥的作用。结果表明:在硫酸盐半浸泡条件下,液面上部混凝土的腐蚀程度比液面下部严重。液面上部混凝土的腐蚀机理包括物理腐蚀和化学腐蚀,物理腐蚀产物为硫酸盐晶体;化学腐蚀产物为石膏、钙矾石;液面下部混凝土的腐蚀机理以化学腐蚀为主,腐蚀产物为石膏、钙矾石。大掺量粉煤灰对提高混凝土耐久性能的作用不大;而大掺量矿粉以及矿粉与粉煤灰复掺,通过削弱石膏型腐蚀作用,发挥矿物掺合料的火山灰作用和微填充效应,显著提高了混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。

关键词：盐渍土硫酸盐侵蚀大掺量矿物掺合料混凝土半浸泡干湿循环耐久性腐蚀机理

低湿度半浸泡环境下粉煤灰对砂浆试件硫酸盐侵蚀性能的影响

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材料导报 2020年第14期34卷 14079-14086页

作者：孙道胜王辉刘开伟王爱国李萍张高展管艳梅安徽省先进建筑材料重点实验室合肥230601 安徽建筑大学材料与化学工程学院合肥230601

在T=(20±3)℃、相对湿度RH=(35±5)%的低湿度环境下,将粉煤灰掺量为0%、15%、30%和45%的水泥砂浆半浸泡在5%(质量分数)Na 2SO 4溶液中进行180 d侵蚀实验。研究侵蚀前后砂浆的孔结构、毛细吸附传输特性、砂浆试件盐结晶区的SO 42-浓度... 详细信息

在T=(20±3)℃、相对湿度RH=(35±5)%的低湿度环境下,将粉煤灰掺量为0%、15%、30%和45%的水泥砂浆半浸泡在5%(质量分数)Na 2SO 4溶液中进行180 d侵蚀实验。研究侵蚀前后砂浆的孔结构、毛细吸附传输特性、砂浆试件盐结晶区的SO 42-浓度以及侵蚀剥落体积与质量变化,并采用XRD、SEM等手段对侵蚀产物和微观结构进行表征。研究结果表明:提高粉煤灰掺量会增加砂浆毛细孔占比,导致其在水中以及硫酸钠溶液中的毛细吸附传输特性明显加强,提高了砂浆试件盐结晶区硫酸根离子的浓度。未掺粉煤灰的PO组被侵蚀180 d后,砂浆试件盐结晶破坏区侵蚀产物除了有硫酸钠外,还形成了较多的石膏相,引起砂浆试件盐结晶区破坏的主要原因是化学侵蚀。掺有粉煤灰组分的砂浆试件盐结晶区侵蚀产物有较多的硫酸钠,未明显观察到石膏。且随着粉煤灰掺量的增加砂浆试件侵蚀破坏越严重,表现为更加严重的物理型盐结晶造成的侵蚀破坏,导致砂浆试件质量损失增多。这表明砂浆试件随粉煤灰掺量的增加可进一步细化孔隙,在低湿度环境下,更有利于硫酸盐溶液的毛细吸附传输速率的增加,引起更严重的物理型盐结晶侵蚀破坏。

关键词：低湿度半浸泡硫酸盐侵蚀粉煤灰侵蚀机理物理盐结晶

半浸泡硫酸盐溶液下胶砂破坏位置的多元logistic回归分析

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四川建材 2022年第2期48卷 25-26页

作者：楚文涛新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047

对于半浸泡不同硫酸盐溶液不同温度下的水泥砂浆进行抗拉破坏试验。通过对胶砂试件抗拉力学性能试验可以发现在不同硫酸盐溶液中胶砂力学性能有着不同的劣化机理。通过SPSS软件对试件断裂位置进行多元logistic回归分析,可以发现影响胶... 详细信息

对于半浸泡不同硫酸盐溶液不同温度下的水泥砂浆进行抗拉破坏试验。通过对胶砂试件抗拉力学性能试验可以发现在不同硫酸盐溶液中胶砂力学性能有着不同的劣化机理。通过SPSS软件对试件断裂位置进行多元logistic回归分析,可以发现影响胶砂试件破坏位置改变的主要原因是温度。

关键词：抗拉 logistic 半浸泡硫酸盐