电脉冲下矿物掺合料对砂浆硫酸盐侵蚀的影响

通过对掺与不掺矿物掺合料的水泥砂浆分别在电脉冲和浸泡条件下进行外观和强度比较,研究了电脉冲作用下矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜和能谱仪对试件内部进行了微观结构分析.试验结果表明:电脉冲加速了外部SO_4~(2-)向砂浆内部迁移,SO_4~(2-)与水泥水化产物反应生成大量钙矾石,使得试件短时间内出现明显的开裂、脱落以及强度损失;矿物掺合料改善了砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,掺量越高改善效果越明显,然而在电脉冲作用下掺矿物掺合料的砂浆仍受到明显的硫酸盐侵蚀.可见,电脉冲加速了硫酸盐侵蚀,这为快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能提供了新的思路.     

C60细石自密实混凝土耐久性能影响因素试验研究

为满足相关工程外包混凝土要求，制备了C60细石自密实混凝土（SCC），研究了水胶比、抗裂剂对细石SCC工作性能、力学性能、体积变形性能以及抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子渗透、抗冻融、抗碳化等耐久性能的影响机制，探讨了细石混凝土性能变化规律.经SEM、NMR等试验探究了不同因素对混凝土的微观结构影响，并与宏观性能进行对比分析.结果表明：水胶比对细石混凝土性能影响机制与普通混凝土类似；抗裂剂存在最佳掺量点，适量抗裂剂可生成Mg（OH）2填充基体孔隙，与絮状水化硅酸钙（C-S-H）、针状钙矾石（AFt）交错生长，改善孔结构，提高细石混凝土力学性能及耐久性能，但掺量过多时复合侵蚀效应反而使SCC抗硫酸盐侵蚀性能下降，其最优掺量为8%.     

电场作用下水泥基材料的MgSO_4侵蚀

已有研究表明电场能够加速水泥基材料硫酸盐侵蚀并可用于快速评价水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,但以上研究均是针对电场作用下Na_2SO_4溶液的侵蚀,鲜有研究电场作用下MgSO_4溶液侵蚀行为.本文利用抗蚀系数反映电场对水泥基材料MgSO_4侵蚀程度影响,利用XRD和SEM/EDS分析电场作用下水泥基材料的MgSO_4侵蚀机理.研究表明:电场加速了水泥基材料MgSO_4侵蚀破坏;在电场作用下SO_4~(2-)离子从阴极进入试件内部,首先与Ca(OH)_2反应生成石膏,生成的石膏继续与C_3A的水化产物反应生成钙矾石,当C_3A的水化产物反应完毕,从外界进入的SO_4~(2-)离子继续与Ca(OH)_2反应生成石膏,其侵蚀产物以石膏为主,其次是钙矾石.     

水泥-石灰石粉胶凝材料在硫酸盐侵蚀下的破坏机理

采用5%硫酸钠溶液,对水泥-石灰石粉胶砂试件进行长期浸泡腐蚀试验,测试试件强度,并对试件进行XRD分析和SEM观察.研究结果表明:在硫酸盐侵蚀下,试件劣化是因产生石膏而不是钙矾石造成的;侵蚀反应还造成水化产物碳铝酸钙分解,促使试件腐蚀破坏;水泥-石灰石粉胶凝材料的破坏主要是由石青膨胀和水化产物分解共同造成的;在硫酸盐腐蚀环境中,不宜采用石灰石粉作混合材的复合水泥以及用石灰石粉作掺合料的混凝土.     

低pH值硫酸盐侵蚀下矿渣水泥基材料的性能

按照我国低pH值硫酸盐的特征,配制pH=4．0的模拟溶液;通过室内干湿循环加速腐蚀试验,研究低pH值下矿渣粉等量取代水泥为15％-85％时浆体的抗硫酸盐侵蚀性能。研究结果表明：浆体的破坏主要是H^＋和SO4^2-共同作用的结果,其破坏过程是从外至内被逐层溶蚀,导致膨胀破坏;H^＋导致浆体水化产物脱钙,促使试件溶解,SO4^2-与Ca^2＋反应生成膨胀产物石膏,加速试件破坏过程;掺入矿渣粉对水泥浆体抗低pH值硫酸盐侵蚀是有利的,而且随着矿渣粉掺量的增加,其外观保持能力逐步提高。综合考虑掺有矿渣粉净浆试件的各项性能,矿渣粉适宜掺量取45％左右。     

煅烧纳米凹凸棒土对再生混凝土性能的影响

为促进废弃混凝土的资源再生利用,采用煅烧纳米凹凸棒土（NAT）改善再生混凝土性能。研究了再生骨料取代率和煅烧NAT掺量对再生混凝土工作性能、抗压强度及抗氯离子侵蚀性能的影响。并结合X-射线衍射分析煅烧NAT的物相变化,扫描电镜和孔径分析仪分析再生混凝土的微观结构。试验结果表明：煅烧可以提高NAT火山灰效应;再生混凝土各龄期抗压性能和抗氯离子侵蚀性能均随再生骨料取代率的增加而降低;未掺煅烧NAT时,再生混凝土中有较多孔隙和裂缝;当掺入适量煅烧NAT后,混凝土内孔隙和裂缝减少,界面过渡区更加密实。就工作性能、抗压强度、抗氯离子侵蚀性能和微观结构而言,当再生骨料取代率为30%时,煅烧NAT的最佳掺量为6%。     

集料含量对掺矿物掺合料水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对不同集料体积掺量及掺合料配制的水泥基材料在室温、Na_2SO_4溶液浓度为5和50 g/L时的损伤破坏过程进行分析,并采用压汞法、扫描电镜-背散射电子图像分析和能谱扫描等方法得到相应水泥基材料的微观结构,研究了矿物掺合料和集料含量对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理.结果表明:单掺石灰石粉造成的硬化浆体孔隙率增加,不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀;尽管大掺量矿粉使得体系孔隙率有所增加,但仍能有效改善浆体孔结构,使大于10 nm以上毛细孔明显减少,从而显著提高水泥基材料抗硫酸钠侵蚀能力;纯硅酸盐水泥或单掺石灰石粉体系中,经Na_2SO_4溶液腐蚀后,试件的损伤程度随集料体积掺量增大而有所加剧.集料对矿粉试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响却并不明显;微观分析表明,主要膨胀性产物石膏倾向于分布在临近集料区域,这也是导致含集料试件加剧破坏的重要原因.     

水泥砂浆TSA侵蚀破坏过程的性能演变

研究了不同水灰比的掺石灰石粉水泥砂浆在低温硫酸盐溶液中长期浸泡后的外观、强度与矿物成分变化过程,分析了水泥砂浆受TSA侵蚀后的宏、微观性能演变规律．结果表明：TSA侵蚀是一种由外及里、逐渐发展的腐蚀破坏过程,降低水灰比可有效减缓TSA侵蚀破坏速率．从微观角度分析,将TSA侵蚀过程分为四个阶段：离子迁移期,钙矾石生成期,石膏生成期和碳硫硅酸钙生成期．根据力学性能变化与外观破损过程,TSA侵蚀又可分为三个阶段：潜伏期、膨胀开裂期和软化解体期。     

水泥对脱硫石膏性能影响的试验研究

为改善脱硫石膏的性能,使其在建筑工程中应用更为广泛。通过对不同水泥掺量的石膏进行抗压强度和抗折强度试验,探究石膏强度与水泥掺量的关系;并通过扫描电镜实验(SEM)和X射线衍射实验(XRD)对单掺水泥石膏强度变化的微观机制进行分析。研究结果表明:水泥掺入脱硫石膏后可以一定程度上改善脱硫石膏的力学性能,提高脱硫石膏的强度。通过微观机理分析发现,水泥-石膏混合体系中会产生钙矾石,由于钙矾石的膨胀以及硅酸钙水化后生成的水化硅酸钙凝胶填充于石膏孔隙,使石膏趋于密实,从微观上解释了石膏强度的增长机制。但由于钙矾石的膨胀具有双重作用,因此存在水泥的最经济掺加量,实验研究确定脱硫石膏中水泥的最经济掺加量为10%。     

电脉冲作用下水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响因素

利用电脉冲加速外部硫酸根离子向砂浆内部迁移,研究了电脉冲作用下水灰比、侵蚀溶液种类以及电脉冲周期等因素对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜观察受硫酸盐侵蚀后砂浆的微观结构.结果表明,硫酸钠溶液浸泡侵蚀180 d后,水灰比为0.3,0.4,0.5的砂浆抗折系数分别为1.03,0.98,0.94,抗压抗蚀系数分别为1.02,0.96,0.90;电脉冲作用下30 d后,各砂浆抗折系数分别变为0.98,0.95,0.90,抗压抗蚀系数分别为0.97,0.96,0.91,试件内部生成了大量的钙矾石,表明电脉冲加速了水泥砂浆的硫酸盐侵蚀.电脉冲作用下,在侵蚀溶液为硫酸镁的试件内部,部分水化硅酸钙(CSH)凝胶已转化为无胶凝性的水化硅酸镁(MSH),导致试件强度下降幅度大于硫酸钠侵蚀.此外,与周期为20 s的电脉冲相比,在周期为10 s的电脉冲作用下,试件受硫酸盐侵蚀的破坏程度更大.     

不同环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀类型和机理

硫酸盐侵蚀直接影响建筑结构的耐久性,不同侵蚀环境下硫酸盐侵蚀类型和机理不同.根据硫酸盐侵蚀介质种类、侵蚀机理,按照腐蚀产物稳定存在的碱性条件将水泥基材料硫酸盐侵蚀划分为5种类型:钙矾石型、石膏型、镁硫型、碳硫硅酸钙型和盐类析晶型.阐述了5种典型硫酸盐的侵蚀环境、侵蚀机理和存在的异议.     

硫酸盐在水泥基材料中的扩散和渗透特征

采用偏光显微镜和扫描电镜分析了含镁质类膨胀剂的水泥砂浆在硫酸盐溶液中浸泡1 a后的微观结构,提出了硫酸盐溶液在水泥基材料中的3种迁移方式;通过SEM-EDS分析得出了该水泥基材料被侵蚀后所形成的产物主要是石膏和钙矾石的结果,没有发现硫酸镁和碳硫硅钙石膨胀物形成;在水泥基材料中添加适当种类和掺量的镁质类膨胀剂,水化的与未水化的膨胀剂填充到集料与浆体的间隙内,增大了水泥基材料的密实度,改善了界面结构,提高了水泥基材料抗硫酸盐侵蚀能力.     

纤维与微膨胀复合对砂浆性能的影响研究

研究了聚丙烯纤维和微膨胀复合对大掺量粉煤灰砂浆变形性能的影响,聚丙烯纤维及聚丙烯纤维与微膨胀复合对水泥基复合材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响。研究结果显示,聚丙烯纤维和微膨胀复合能有效改善大掺量粉煤灰砂浆的变形性能,聚丙烯纤维和膨胀剂的复合最有利于控制砂浆试块原生裂缝和尺寸,使砂浆试块的密实度及砂浆的抗硫酸盐腐蚀能力提高。     

纳米高岭土改性砂浆抗酸雨侵蚀试验研究

为了研究纳米高岭土对砂浆抗酸雨腐蚀性能的影响,配置pH值为1.5的硫酸硝酸混合溶液以模拟酸雨环境,研究了模拟酸雨环境下包含不同纳米高岭土掺量(0,1%,3%,5%)的砂浆试件的物理力学性质.利用场发射扫描电镜分析了酸性介质侵蚀过程中砂浆材料微观结构的变化规律,探讨了纳米高岭土对砂浆抗酸雨腐蚀性能的改善机理.试验结果表明:纳米高岭土能够改善砂浆的微观结构,提高砂浆基体密实性,掺入水泥质量1%的纳米高岭土砂浆试件抗压强度提高了21%;同时,还能有效阻碍H+和SO2-4进入砂浆基体内部,减弱了H+引起的溶蚀破坏以及SO2-4引起的膨胀破坏,显著提高砂浆抗酸雨腐蚀能力.酸雨腐蚀60 d后,掺入水泥质量1%的纳米高岭土砂浆试件表面溶蚀现象减弱,强度损失率较普通砂浆试件降低27.23%.     

再生细骨料中粉料对再生砂浆抗压强度的影响

从2种再生细骨料中筛选出粒径小于0.075mm的粉料作为掺合料,研究其对再生砂浆力学性能的影响.试验结果表明,当稠度保持在70~90mm,再生粉料替代部分水泥或粉煤灰时,再生砂浆的抗压强度基本大于基准再生砂浆;当再生粉料以11%和20%的掺量分别取代水泥和粉煤灰时,再生砂浆的抗压强度最大;采用再生粉料替代粉煤灰的再生砂浆的抗压强度略大于采用再生砂浆替代水泥的再生砂浆,再生粉料与再生细骨料交叉组合得到的再生砂浆的抗压强度增加最为明显.因此,再生粉料可改善再生砂浆中微细颗粒的级配,与水泥、粉煤灰及再生细骨料形成良好级配,从而提高了再生砂浆的抗压强度,发挥填充效应.     

基于Mapping图像分析的硫酸钠侵蚀水泥基材料中硫元素分布规律

利用SEM-BSE成像模式和EDS-Mapping模式测试了质量分数为2.5%和5.0%Na2SO4溶液侵蚀1年后的水泥净浆、砂浆试样的微观形貌和元素分布.结合图像分析方法,定量描述与分析了试样中硫元素浓度分布规律及硫酸根离子的侵蚀深度.结果表明:不同浓度Na2SO4溶液侵蚀下的净浆、砂浆试样中硫元素浓度分布趋势基本一致,表层浆体硫元素浓度较低,近表层区出现高硫含量带,随后硫元素浓度随深度增加而下降,下降幅度先剧烈后平缓,最终硫元素浓度趋于稳定.硫元素各分布段分别对应于石膏集中生成区、石膏与钙矾石混合生成区、钙矾石集中生成区以及未腐蚀区.高浓度Na2SO4溶液侵蚀后的净浆试样的高硫含量带宽度为550μm,硫元素浓度峰值为6.87%,明显大于低浓度Na2SO4溶液侵蚀后的试样(分别为300μm和1.93%);低浓度Na2SO4溶液侵蚀下,砂浆试样高硫含量带宽度大于同水灰比净浆试样,硫元素浓度峰值略小于净浆试样.     

盐沼泽环境下公路桥梁桩基材料耐腐蚀试验

为解决盐沼泽环境下桥梁桩基础混凝土材料的耐久性,通过分别埋置在现场地表、水中、地下0.25m深和地下1.25m深的13个不同配合比的混凝土试件,历时360d的自然条件盐碱腐蚀环境下公路桥梁桩基混凝土材料腐蚀试验,系统地研究了掺和料(粉煤灰、矿粉、硅灰、膨胀剂、水泥基自愈合防水材料)种类及阻锈剂、抗硫酸盐水泥、钢护筒等对公路桥梁桩基混凝土抗侵蚀性能的影响,分别测试了混凝土立方体抗压强度和质量;采用扫描电镜、能谱仪和X衍射仪对混凝土进行微观分析,进而揭示其内部腐蚀机理;并提出混凝土抗侵蚀系数随龄期变化的回归公式。研究结果表明:埋置条件对混凝土抗侵蚀性能有一定影响,4种埋置条件中,放置在地表上的混凝土受侵蚀最严重,埋置在土中1.25m深处的混凝土腐蚀最轻,但不同混凝土试件略有差别;矿物掺和料的合理搭配能有效提高混凝土的抗侵蚀性能,其中矿渣应与膨胀剂掺和(CMP3),粉煤灰应与硅灰掺和(CMP7),水泥基自愈合防水材料应与硅灰掺和(CMP9);几种情况下360d内混凝土抗侵蚀系数均在0.85以上,具有较好的抗侵蚀性能;钢筋阻锈剂对混凝土的抗侵蚀性能有负面影响;所得回归公式可为混凝土耐久性的预测提供参考;腐蚀产物中发现了钙矾石、方解石、Friedel盐和硅灰石膏,这些腐蚀产物共同作用加速了混凝土的腐蚀;粉煤灰中活性成分Al_2O_3较高时,会加速钙矾石的生成,对混凝土不利。     

水泥基材料在硫酸盐结晶侵蚀下的劣化行为

采用水泥砂浆在硫酸钠溶液中半浸泡的试验方法,测试不同配比的砂浆外观形貌、抗压抗折强度等宏观性能,并通过分析砂浆孔结构、孔隙率、微观形貌以及腐蚀产物,探讨半浸泡条件下,硫酸盐结晶对砂浆造成侵蚀破坏的影响因素。研究结果表明:在半浸泡条件下,砂浆表面所生成的白色硫酸钠晶体含量与砂浆的水灰比和掺入的矿物掺合料有关;随着半浸泡时间增加,水泥砂浆表面逐渐被剥蚀,抗压抗折强度先增大后逐渐降低;砂浆中孔径在30nm以上的孔是导致砂浆受到侵蚀的主要孔隙;大量结晶物聚集在砂浆孔隙中并结晶膨胀造成了砂浆的物理结晶侵蚀;掺入适量的活性矿物掺合料能有效降低砂浆中孔径在30nm以上毛细孔的数量,提高砂浆抗硫酸盐结晶侵蚀能力。     

碳纳米管砂浆在干湿循环-碳酸化作用下的性能研究

针对水泥基材料抗碳酸化性能的需要,探究了多壁碳纳米管对砂浆抵抗碳酸化侵蚀性能的影响.测定了不同掺量多壁碳纳米管砂浆的力学性能,测试了干湿循环-碳酸化侵蚀后的力学性能、pH值和CaCO3 含量变化,并利用XRD和SEM进行了微观表征.实验结果表明:砂浆力学强度随多壁碳纳米管的掺量增加先增大后降低,最佳掺量为0. 05% ...     

矿粉掺量对膨胀稳定性浆液性能的影响

为解决普通水泥浆液析水率高、结石体体积收缩的问题,首先,以普通水泥浆液为基础,通过掺加膨润土和外加剂配制出一种膨胀稳定性浆液,进而掺加矿粉等量替代水泥;然后,分析矿粉掺量对浆液析水率、流动度、凝结时间以及结石体抗压强度、膨胀性、抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律;最后,采用XRD和SEM方法分析矿粉对浆液水化产物以及结石体微观结构特征的影响。研究结果表明：掺加矿粉不仅能保证浆液稳定性,而且能有效提高浆液的流动度和胶凝时间,有利于浆液在地层中的注入与扩散;掺加矿粉能够明显提升结石体强度和抗硫酸盐侵蚀能力,且当矿粉掺量比为45%时,提升效果最明显,而结石体自由膨胀率明显下降。随矿粉掺量增大,结石体内钙矾石衍射峰降低且数量减少,表明矿粉不利于结石体膨胀性的发挥;二氧化硅衍射峰随龄期增长而降低,矿粉掺量比为60%时,结石体内仍可见矿粉颗粒,表明矿粉活性随养护龄期增长而逐渐激发,但掺量过大时,矿粉无法完全反应,导致结石体强度增幅减小。掺加矿粉有利于提升膨胀稳定性浆液可注性、强度与抗侵蚀能力,但不利于发挥其膨胀性。