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硫酸镁侵蚀环境下石灰石粉—粉煤灰混凝土性能退化机理研究

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硫酸镁侵蚀环境下石灰石粉—粉煤灰混凝土性能退化机理研究

作者：姜亚飞中国矿业大学

学位级别：硕士

石灰石粉和粉煤灰作为混凝土的掺合料已经越来越多的出现在工程实践中，但在使用中仍存在力学性能及耐久性能等多方面的问题。硫酸盐侵蚀作为混凝土耐久性研究的重要组成部分，一直倍受关注。本文对复合掺入石灰石粉和粉煤灰的混凝土经... 详细信息

石灰石粉和粉煤灰作为混凝土的掺合料已经越来越多的出现在工程实践中，但在使用中仍存在力学性能及耐久性能等多方面的问题。硫酸盐侵蚀作为混凝土耐久性研究的重要组成部分，一直倍受关注。本文对复合掺入石灰石粉和粉煤灰的混凝土经受硫酸镁侵蚀后，其性能退化情况进行了分析研究。对石灰石粉-粉煤灰胶砂受硫酸镁侵蚀后，质量变化率、吸水率、抗折强度、抗压强度及抗蚀系数变化规律进行研究。结果表明，粉煤灰单独掺入有利于提高胶砂抗硫酸盐侵蚀性能;石灰石粉、粉煤灰复合掺入，相对用量配制合理情况下所制胶砂具有优良的抗硫酸盐侵蚀性能。石灰石粉-粉煤灰混凝土受硫酸镁侵蚀后，研究其峰值应力、峰值应变、弹性模量及抗蚀系数的变化规律。结果表明，粉煤灰的掺入能改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能，同粉煤灰相比，石灰石粉的单独掺入，对混凝土抗硫酸盐侵蚀十分不利;石灰石粉与粉煤灰复合掺入形成的混凝土试件具有较高的抗蚀能力;水胶比越小，混凝土抗硫酸盐侵蚀能力越高;与长期浸泡侵蚀环境，浸烘循环加剧了混凝土在硫酸盐中的损伤程度。本文利用XRD技术定量分析长期浸泡和浸烘循环两种侵蚀环境下试件侵蚀产物物相组成演变，并利用SEM分析其微观结构。研究表明，长期浸泡侵蚀120d后，纯水泥净浆的侵蚀产物主要是CaSO4·2H2O。浸烘循环侵蚀方式加剧了试件的侵蚀破坏。

关键词：石灰石粉-粉煤灰混凝土硫酸镁侵蚀 SEM XRD

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掺珊瑚砂粉砂浆抗硫酸镁侵蚀性能研究

硅酸盐通报 2024年第4期43卷 1380-1387页

作者：马英李淯伟邰安南京工业大学材料科学与工程学院南京211816

本文研究了硫酸镁作用下掺珊瑚砂粉(CSP)和辅助胶凝材料(SCMs)砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。在5和20℃硫酸镁溶液中侵蚀至365 d,通过外观、长度变化、抗压强度,结合X射线衍射谱和傅里叶变换红外光谱分析砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。发现在5℃... 详细信息

本文研究了硫酸镁作用下掺珊瑚砂粉(CSP)和辅助胶凝材料(SCMs)砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。在5和20℃硫酸镁溶液中侵蚀至365 d,通过外观、长度变化、抗压强度,结合X射线衍射谱和傅里叶变换红外光谱分析砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。发现在5℃的硫酸镁溶液中侵蚀至365 d时,掺CSP砂浆发生严重劣化。掺20%(质量分数)CSP的抗硫酸盐硅酸盐水泥比掺20%(质量分数)CSP的普通硅酸盐水泥表现出更好的抗硫酸镁侵蚀性能。在5℃下粉煤灰和矿渣有助于改善掺CSP砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能,然而在20℃下硅灰降低其抗硫酸镁侵蚀性能。在5℃下掺CSP砂浆主要发生镁盐和碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀并伴随少量石膏生成,在20℃下主要发生镁盐和石膏型硫酸盐侵蚀。

关键词：珊瑚砂粉硫酸镁侵蚀碳硫硅钙石粉煤灰矿渣硅灰

矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀的有效性研究

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混凝土 2007年第11期 89-91,94页

作者：高礼雄文奔刘金革石家庄铁道学院材料科学与工程分院河北石家庄050043

以40 mm×40 mm×160 mm细碎石混凝土试件和20 mm×20 mm×20 mm水泥石试件进行试验。矿物掺合料取代水泥用量为0、10%、30%和50%。8个月浸泡试验表明,I级粉煤灰、矿渣、煤矸石等矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着一个... 详细信息

以40 mm×40 mm×160 mm细碎石混凝土试件和20 mm×20 mm×20 mm水泥石试件进行试验。矿物掺合料取代水泥用量为0、10%、30%和50%。8个月浸泡试验表明,I级粉煤灰、矿渣、煤矸石等矿物掺合料对混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着一个临界掺量,小于其临界掺量时掺合料对混凝土的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响。机理分析表明掺合料一方面降低了Ca(OH)2从混凝土内部向其表面的扩散速度及混凝土表层Mg (OH)2薄膜的增厚速度,另一方面水泥石的孔结构随掺合料掺量的增大而改善。

关键词：混凝土矿物掺合料硫酸镁侵蚀强度降低

基于孔结构分析的硫酸镁侵蚀下石灰石粉胶砂、混凝土的性能退化研究

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基于孔结构分析的硫酸镁侵蚀下石灰石粉胶砂、混凝土的性能退化研...

作者：杨柯红中国矿业大学

学位级别：硕士

石灰石生产碎石和人工砂的过程中产生大量的石灰石粉,严重的影响我们的生存环境。现研究表明石灰石粉可以作为混凝土的掺合料运用于建筑工程实践中,且已有不少国家付诸行动,并取得了良好的效果,一举多得。但是,随着使用年限的增长,由石... 详细信息

石灰石生产碎石和人工砂的过程中产生大量的石灰石粉,严重的影响我们的生存环境。现研究表明石灰石粉可以作为混凝土的掺合料运用于建筑工程实践中,且已有不少国家付诸行动,并取得了良好的效果,一举多得。但是,随着使用年限的增长,由石灰石粉混凝土浇注而成的建筑物的耐久性问题逐渐暴露,本文针对硫酸盐侵蚀下的耐久性问题进行了研究,探究在硫酸盐侵蚀下石灰石粉混凝土的性能演变规律。考虑建筑结构受硫酸镁侵蚀环境的不同,采用长期浸泡和浸烘循环实验室环境模拟方法进行试验。长期浸泡试验模拟持久处于硫酸镁湿环境的建筑结构侵蚀情形,浸烘循环模拟位于地下水位、库水位变动区以及浪溅区的建筑结构受硫酸镁侵蚀的情形。本文对硫酸镁侵蚀作用下的石灰石粉胶砂试件进行了压汞试验,分析在硫酸镁长期浸泡及浸烘循环侵蚀环境下石灰石粉水泥胶砂的孔结构分布特征,计算出石灰石粉水泥胶砂各级孔径对应的的分孔隙率,得到不同石灰石粉用量、侵蚀机制下的石灰石粉胶砂孔结构分布特征演变规律。同时利用掺合料的叠加改性效应,研究双掺石灰石粉、粉煤灰胶砂孔结构分布特征时变规律。结果表明:双掺石灰石粉-粉煤灰的胶砂试件明显的改善了单掺石灰石粉水泥胶砂孔结构分布,有利于改善胶砂抗硫酸镁侵蚀性能。针对硫酸镁浸烘循环侵蚀环境,考虑水胶比、石灰石粉掺量、硫酸镁侵蚀溶液浓度等影响因素,测试了不同侵蚀时间下石灰石粉混凝土应力-应变曲线。通过对石灰石粉混凝土抗压抗蚀系数的数值分析,建立了基于硫酸镁溶液浸烘循环侵蚀环境下,水胶比、石灰石粉掺量、硫酸镁溶液浓度等多因素下的石灰石粉混凝土腐蚀速率模型。考虑实际建筑中混凝土材料处在一定应力状态,本文开展了应力环境与硫酸镁耦合作用下石灰石粉混凝土性能演变研究,分析石灰石粉混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量及抗蚀系数的变化规律,及应力环境、硫酸镁环境对石灰石粉混凝土力学性能的影响。

关键词：石灰石粉耐久性硫酸镁侵蚀孔结构腐蚀速率

硅酸盐—硫铝酸盐复合体系水泥混凝土抗高浓度硫酸镁侵蚀性能研究

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硅酸盐—硫铝酸盐复合体系水泥混凝土抗高浓度硫酸镁侵蚀性能研究

作者：刘向楠新疆农业大学

学位级别：硕士

为解决新疆地区混凝土结构面临的高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀破坏问题,采用“浸泡抗侵蚀性能试验方法”(K法)研究了硫铝酸盐水泥混凝土、硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥混凝土和掺加矿物掺和料的硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥混凝土在高浓... 详细信息

为解决新疆地区混凝土结构面临的高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀破坏问题,采用“浸泡抗侵蚀性能试验方法”(K法)研究了硫铝酸盐水泥混凝土、硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥混凝土和掺加矿物掺和料的硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥混凝土在高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀作用下的抗侵蚀性能;利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法对胶砂试件内部结构和侵蚀产物进行微观观测。通过试验分析发现:(1)在单独硫酸钠侵蚀溶液中,当硫酸根离子在浓度〔SO42-〕≤20250mg/L时,硫铝酸盐水泥胶砂试件具有较好的抗侵蚀性能;当硫酸根离子浓度SO42-〕≥60000mg/L时,胶砂试件是否能够在长龄期条件下保持抗侵蚀能力有待进一步研究。(2)在浓度为〔SO42-〕≤20250mg/L、〔Mg2+〕=15200mg/L的硫酸盐、镁盐双重侵蚀环境中,硫铝酸盐水泥胶砂试件具有良好的抗侵蚀能力。但是,镁离子浓度(〔Mg2+〕=15200mg/L)不变,当硫酸根离子浓度〔SO42-〕≥60000mg/L时,胶砂试件表面剥蚀破坏,丧失抗侵蚀能力。(3)在浓度为〔SO42-〕≤20250mg/L,〔Mg2+〕=15200mg/L的硫酸盐、镁盐双重侵蚀环境中,硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥胶砂试件虽然外观无明显侵蚀破坏特征,但是抗蚀系数呈下降趋势,难以抵抗双重侵蚀溶液的侵蚀破坏作用。(4)在硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥混凝土中,矿渣比粉煤灰更容易发挥潜在活性。在浓度为〔Mg2+〕=15200mg/L、〔SO42-〕≥60000mg/L的高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀溶液中,掺40%Ⅰ级矿渣的复合体系水泥胶砂试件具有较好的抗侵蚀性能。(5)在高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀环境中,当镁离子浓度〔Mg2+〕=15200mg/L一定,胶砂试件的侵蚀破坏形态与硫酸根离子浓度有关。主要有以下两种:当〔SO42-〕≤20250mg/L时,以镁盐侵蚀破坏形态为主。胶砂试件虽然外观无明显侵蚀破坏特征,但抗蚀系数明显下降。侵蚀破坏的主要原因为:镁离子与氢氧化钙发生化学反应,生成了无胶结能力的氢氧化镁并导致水化硫铝酸钙(AFT)分解,造成胶砂试件内部结构弱化。当〔SO42-〕≥60000mg/时,以硫酸盐侵蚀破坏形态为主。胶砂试件不仅抗蚀系数下降,还出现表层剥蚀破坏现象。侵蚀破坏的主要原因为:硫酸镁与氢氧化钙发生化学反应,生成无胶结能力的氢氧化镁和具有膨胀性的二水石膏晶体。大量具有膨胀作用的石膏是造成胶砂试件表面剥蚀破坏的主要原因。

关键词：硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水泥混凝土硫酸镁侵蚀抗侵蚀性能

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硫酸镁侵蚀后混凝土腐蚀层厚度的研究

中国储运 2021年第2期 91-92页

作者：孙宜兵苏州建设交通高等职业技术学校

本文通过实验室模拟现实环境的方法,利用超声波在腐蚀混凝土与未腐蚀混凝土中的传播速度的不同,对不同腐蚀层厚度的混凝土试块进行超声检测。通过腐蚀层厚度来确定硫酸镁对不同掺量的石灰石粉混凝土的腐蚀程度;并通过混凝土的轴心应力... 详细信息

本文通过实验室模拟现实环境的方法,利用超声波在腐蚀混凝土与未腐蚀混凝土中的传播速度的不同,对不同腐蚀层厚度的混凝土试块进行超声检测。通过腐蚀层厚度来确定硫酸镁对不同掺量的石灰石粉混凝土的腐蚀程度;并通过混凝土的轴心应力来反推混凝土的腐蚀层厚度,然后和超声无损检测的混凝土厚度进行对比。

关键词：混凝土试块腐蚀层厚度硫酸镁侵蚀混凝土厚度石灰石粉传播速度超声无损检测腐蚀程度

硫铝酸盐水泥混凝土抗高浓度硫酸镁侵蚀性能研究

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水利与建筑工程学报 2015年第5期13卷 161-167页

作者：刘向楠唐新军苏建彪张涛张傲齐新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

新疆南疆部分干旱多盐碱地区混凝土建筑物面临高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀破坏问题。通过水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法(K法)研究了水灰比、侵蚀溶液浓度、侵蚀龄期等对硫铝酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响,并采用宏观观测和扫描电镜(... 详细信息

新疆南疆部分干旱多盐碱地区混凝土建筑物面临高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀破坏问题。通过水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法(K法)研究了水灰比、侵蚀溶液浓度、侵蚀龄期等对硫铝酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响,并采用宏观观测和扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等微观观测方法,分析和揭示其抗硫酸盐侵蚀机理。结果表明,降低水胶比能有效提高硫铝酸盐水泥胶砂试件抗高浓度硫酸盐、镁盐侵蚀性能;在镁离子浓度一定时,侵蚀溶液对硫铝酸盐水泥胶砂试件的双重侵蚀破坏作用与硫酸根离子浓度具有明显的相关性;石膏的大量生成是造成胶砂试件表面剥蚀破坏的主要原因。

关键词：硫铝酸盐水泥硫酸镁侵蚀抗蚀系数水胶比

矿渣掺量对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能影响的研究

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粉煤灰综合利用 2010年第4期24卷 35-36,38页

作者：马易鲁石家庄铁道学院后勤服务集团石家庄050043

通过8个月的浸泡试验,系统研究了矿渣对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性的影响。结果表明,矿渣对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能的影响存在着一个临界掺量。小于其临界时,矿渣对水泥基材料的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响,且这种... 详细信息

通过8个月的浸泡试验,系统研究了矿渣对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性的影响。结果表明,矿渣对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能的影响存在着一个临界掺量。小于其临界时,矿渣对水泥基材料的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响,且这种不利影响随矿渣掺量的增大呈二次多项式方程的方式加剧。

关键词：水泥基材料矿渣硫酸镁侵蚀强度降低

矿物掺合料对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能影响的研究

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粉煤灰综合利用 2010年第3期24卷 18-20页

作者：付兆岗中铁十八局集团有限公司科研设计院天津300222

通过8个月的浸泡试验,系统研究了粉煤灰和煤矸石对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性的影响。结果表明,粉煤灰和煤矸石矿物掺合料对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着临界掺量。小于其临界掺量的掺合料对水泥基材料的抗硫酸镁侵蚀性能... 详细信息

通过8个月的浸泡试验,系统研究了粉煤灰和煤矸石对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性的影响。结果表明,粉煤灰和煤矸石矿物掺合料对水泥基材料抗硫酸镁侵蚀性能的影响都存在着临界掺量。小于其临界掺量的掺合料对水泥基材料的抗硫酸镁侵蚀性能有改善作用,反之则有不利影响,且这种不利影响随掺合料掺量的增大呈二次多项式方程的方式加剧。

关键词：水泥基材料矿物掺合料硫酸镁侵蚀强度降低