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碱激发矿渣材料在岩溶水溶液中的溶蚀行为和溶蚀动力学研究

碱激发矿渣材料在岩溶水溶液中的溶蚀行为和溶蚀动力学研究

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作者：高泽朝南宁师范大学

学位级别：硕士

混凝土长期暴露在流动岩溶水,由于岩溶水中HCO浓度较大,岩溶水产生的溶蚀作用、化学反应和流动冲刷会加快混凝土结构破坏。碱激发矿渣具有快硬、高强、耐久性好等优异特性,特定领域可以替代硅酸盐水泥。碱激发矿渣在岩溶水中的溶蚀行为... 详细信息

混凝土长期暴露在流动岩溶水,由于岩溶水中HCO浓度较大,岩溶水产生的溶蚀作用、化学反应和流动冲刷会加快混凝土结构破坏。碱激发矿渣具有快硬、高强、耐久性好等优异特性,特定领域可以替代硅酸盐水泥。碱激发矿渣在岩溶水中的溶蚀行为和溶蚀动力学尚待研究,本论文根据南方地区岩溶水中离子浓度,配制1倍（1X）岩溶水溶液和其他HCO浓度岩溶水溶液（改变HCO质量浓度,其它离子浓度不变）。研究碱激发矿渣在不同岩溶水中的早期加速溶蚀过程和长期溶蚀过程,建立溶蚀动力学方程,最后研究不同偏高岭土掺量对碱激发矿渣溶蚀行为的影响。实验结果如下:（1）岩溶水溶蚀过程缓慢,溶蚀迹象不明显。碱激发矿渣浸泡期间,质量变化呈现前期增长快后期增长平缓,水化硅铝酸钙（C-A-S-H）凝胶相吸水和碳酸钙沉淀促使质量增长,碳酸钙溶解和钙析出减缓质量增长。溶蚀导致p H值下降、Ca浓度增加、溶蚀深度增加、水滑石消失和孔径增大,提高HCO浓度,碱激发矿渣受溶蚀更严重。用溶蚀深度和第1层Ca浓度线性拟合,1x岩溶水试样作为参考,建立溶蚀动力学方程,推测采用第1层Ca浓度拟合后的结果更适合。（2）溶蚀机制复杂,在长期溶蚀实验中,早期溶蚀动力学的适用性需要验证。碱激发矿渣长期质量增长率、p H值、Ca浓度和溶蚀深度变化趋势类似于早期实验,它们的数值变化范围小于早期实验。用早期加速溶蚀动力学计算长期外层（第1层）Ca浓度和长期溶蚀深度,对比分析表明:外层Ca浓度拟合的溶蚀动力学有一定适用性。（3）碱激发矿渣在岩溶水中溶蚀机理是:岩溶水中的HCO通过表面孔道向内扩散,碱性环境改变。C-A-S-H凝胶与HCO反应脱钙生成碳酸钙和硅凝胶,并由外向内逐步碳酸化。碳酸钙与HCO反应产生可溶性钙盐随流动岩溶水流失,溶蚀后试样大致分为表面溶蚀凝胶层、中间碳化阻隔层和内部未溶蚀层。（4）通过掺入偏高岭土降低凝胶产物中钙含量,形成类沸石（N-A-S-H）凝胶提升碱激发矿渣的抗溶蚀能力,以水泥作为参考。长期实验各种材料的质量增长率趋势和p H值变化趋势与碱激发矿渣长期实验类似且有差异,里外层Ca浓度变化趋势较为复杂。采用外层Ca浓度部分数据线性拟合长期溶蚀动力学。与1x岩溶水中水泥相比,20%MK（20%掺量偏高岭土的碱激发矿渣）加速因子小于水泥,20%MK耐溶蚀性能优于水泥。

关键词：碱激发矿渣岩溶水溶蚀偏高岭土溶蚀行为溶蚀动力学

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