外源性硫酸盐对碳硫硅钙石生成影响研究

研究了外源性硫酸盐种类对碳硫硅钙石生成的影响.把水泥净浆试件分别浸泡于质量分数为5%的硫酸镁、硫酸钠和硫酸铝溶液中,至设定龄期后用XRD、红外光谱和激光拉曼光谱分析侵蚀产物的矿物组成与微观结构,并测定试件强度.结果显示:经此3种硫酸盐溶液浸泡180 d后的试件均生成了碳硫硅钙石;相比硫酸钠和硫酸铝溶液,硫酸镁溶液所浸泡过试件的碳硫硅钙石衍射峰较强;随着腐蚀不断进行,各试件边角表层起皮剥落,并伴有灰白色泥状物,后期强度亦有明显降低.研究表明,对水泥净浆的碳硫硅钙石侵蚀而言,硫酸镁溶液明显比硫酸钠和硫酸铝溶液显著.     

硅铝质掺合料对含石灰石组分水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响

通过腐蚀试验后试件的外观形貌和强度变化、腐蚀物相分析,研究较低环境温度下硅铝质掺合料对含石灰石组分水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响。结果表明：随着硅铝质掺合料掺量的增加,含石灰石粉硅酸盐水泥试件外观完整性明显提高,强度损失率逐渐降低;当硅铝质组分掺量为15%、30%时,矿粉对含石灰石组分水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的改善作用明显优于相同掺量的粉煤灰;硅铝质组分能够延缓较低环境温度下含石灰石粉硅酸盐水泥的硫酸盐侵蚀,抑制腐蚀物相碳硫硅钙石的生成。     

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.     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

SO2-4存在下水泥基复合材料力学性能研究

以内掺复合掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在硫酸盐溶液中进行一百次干湿循环后,以抗折强度和抗压强度的变化来说明硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响.结果说明混凝土试件的抗折强度比抗压强度更敏感,能够更好地反映混凝土试件的破坏程度;在干湿交替的水侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土和抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的硫酸盐侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土.在硫酸跟浓度小于5000mg/L的硫酸盐侵蚀环境中,可以选择使用抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,加入复合掺和料的混凝土能够更好地发挥抵制恶劣环境的作用.通过硫酸盐侵蚀机理分析说明加入辅助胶凝材料能够有效的提高盐渍土地区混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力.     

SO_4~(2-)存在下水泥基复合材料力学性能研究

以内掺复合掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在硫酸盐溶液中进行一百次干湿循环后,以抗折强度和抗压强度的变化来说明硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响.结果说明:混凝土试件的抗折强度比抗压强度更敏感,能够更好地反映混凝土试件的破坏程度;在干湿交替的水侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土和抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的硫酸盐侵蚀环境中,不宜采用普通水泥混凝土.在硫酸跟浓度小于5000mg/L的硫酸盐侵蚀环境中,可以选择使用抗硫酸盐水泥混凝土;在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,加入复合掺和料的混凝土能够更好地发挥抵制恶劣环境的作用.通过硫酸盐侵蚀机理分析说明:加入辅助胶凝材料能够有效的提高盐渍土地区混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力.     

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.     

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.     

不同界面剂对湿接缝混凝土黏结性能影响

为了研究界面剂对湿接缝粘结性能的影响,首先通过力学性能试验,确定硅灰水泥净浆界面剂中硅灰的最佳掺量,再通过劈裂抗拉强度试验、三点弯曲试验和抗剪强度试验,探究普通水泥净浆、硅灰最佳掺量下的水泥净浆、环氧树脂作为界面剂,对湿接缝粘结性能的影响效果。结果表明:硅灰最佳掺量为8%,此时水泥净浆力学性能最优,从抗拉角度和抗剪角度进行分析,不同界面剂对湿接缝粘结性能的影响,由大到小排序均为:环氧树脂界面剂＞掺8%硅灰水泥净浆界面剂＞普通水泥净浆界面剂＞无界面剂,其中普通水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升较小,而环氧树脂界面剂和掺8%硅灰水泥净浆界面剂对湿接缝粘结性能提升效果较为明显。     

煤矸石试样的X-衍射图谱分析及试验研究

模拟不同酸碱性环境配制溶液对煤矸石进行浸泡试验,测定浸泡液的pH值,对浸泡后试样进行XRD图谱分析,通过直剪试验检测浸泡后试样的强度变化.研究结果表明,浸泡液的pH值主要受煤矸石试样的产地、浸泡时间、固液比、配制溶液酸碱度的影响,并随着时间而变化,浸泡1d时其值变化最大.中性溶液浸泡后东胜煤矸石(Dongsheng Coal Gangue,D-CG)、薛家湾煤矸石(Xuejiawan Coal Gangue,X-CG)和集料(Aggregate,AGG)试样浸泡液的pH值随固液比的减小而增加,而乌海煤矸石(Wuhai Coal Gangue,W-CG)浸泡液的pH值随固液比的降低而增加;酸性溶液浸泡后W-CG和X-CG浸泡液的pH值随固液比的降低而增加,而D-CG和AGG浸泡液的pH值随固液比降低而减少;碱性溶液浸泡后各试样浸泡液的pH值都随固液比的降低而增加,而W-CG浸泡液的pH值随固液比的降低而增幅较强.中性、酸性和碱性溶液浸泡后D-CG和AGG试样α-石英、高岭石和钙长石晶体溶出;X-CG试样溶出α-石英晶体,高岭石和钙长石晶体结构解体而消失;W-CG试样高岭石晶体结构受到破坏而解体,α-石英和钙长石晶体溶出.经过浸泡D-CG溶出α-石英晶体,试样与黏性土形成混合料制件和强度试验过程中由于石英的活性促使试件抗剪强度增大;而X-CG和W-CG中的α-石英、高岭石和钙长石晶体结构解体,使试件的抗剪强度降低,因此D-CG抗酸碱腐蚀性能比X-CG和W-CG高.     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合SEM与XRD微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性未有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物CH的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与CH发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,其CH含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的。     

硫酸钠对水泥土强度影响的机理分析

硫酸钠作为腐蚀性场地的一种常见物质,对水泥加固土的形成有着很大的影响。通过室内无侧限抗压强度试验,探讨了不同含量的硫酸钠对水泥土强度的影响规律;结合X-射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段,研究了硫酸钠对水泥土强度影响的机理。结果表明:随着硫酸钠含量的增加,水泥土的抗压强度随之增加,并在质量分数为9g/kg时达到最大值。掺入的硫酸钠与水泥土反应生成具有膨胀性的钙矾石晶体,填充水泥土中的孔隙,提高其强度,当硫酸钠过量时,由于钙矾石产生的膨胀力大于水泥土的胶结力,又会降低水泥土的强度。     

硅灰对水泥净浆与砂浆性能及砂浆结构影响的研究

探讨不同掺量的硅灰对水泥净浆与砂浆性能及砂浆结构的影响.结果表明:掺入硅灰可以减缓水泥早期水化反应速度,使水化产物减少,结构疏松,使水泥砂浆早期强度有所下降.掺入适量的硅灰可以提高水泥后期水化反应速度,使水化产物增多,提高水泥砂浆的密实度,并能促使水化反应长期进行,从而提高水泥砂浆的后期与长期强度;硅灰的优化掺量为8%.掺入硅灰会降低水泥净浆的流动性,增加水泥的凝结时间,但水泥的安定性均为合格.     

早强剂对掺硅灰的水泥砂浆强度与结构影响的研究

探讨了不同早强剂对掺硅灰的水泥砂浆强度及微观结构的影响.结果表明:掺入不同的早强剂均可提高掺硅灰的水泥砂浆早期强度,且对其1 d抗压强度的增强效果优于3 d.其中掺入适量的硫酸钠可迅速生成大量的钙矾石晶体,提高水泥砂浆的密实度,同时促进了硅灰的火山灰反应,明显提高了掺硅灰的水泥砂浆的早期强度,但早强剂对掺硅灰的水泥砂浆后期强度影响不大.3种早强剂对掺硅灰的水泥砂浆早期强度增强作用从大到小的顺序依次为硫酸钠、氯化钙、三乙醇胺,其中硫酸钠掺量为3%时增强作用最佳.     

复合胶凝材料的抗硫酸性能与腐蚀动力学分析

通过硫酸浸泡腐蚀试验,研究矿粉单掺、硅灰-矿粉双掺2种复合胶凝材料体系的抗硫酸腐蚀性能.以质量损失、酸消耗量和腐蚀深度等为测试指标,研究了硬化水泥石在硫酸溶液中的劣化性能.结果表明,硫酸溶蚀水泥石形成的疏松腐蚀层可避免内部水泥石与酸直接接触,具有减缓酸腐蚀的作用.根据不同腐蚀时间的腐蚀深度建立了硬化水泥石的酸腐蚀动力学方程d=Ktn,d和t分别为腐蚀深度和腐蚀时间,K和n为试验拟合指数.据此可推算水泥石一定腐蚀时期的腐蚀深度,为混凝土结构设计、维修和防护等提供参考.     

电脉冲作用下水泥基材料硫酸盐侵蚀行为与机理

电脉冲技术应用于不同温度下的水泥基材料硫酸盐加速侵蚀已有研究,但加速机理尚不明确,通过电脉冲加速与常规浸泡方式对比,分析了电脉冲作用下硫酸根离子分布与迁移规律,测试了不同侵蚀深度处反应产物的XRD物相.研究显示,电脉冲作用下有更多硫酸根离子迁移进入试件内部,硫酸根离子进入试件后主要集中于阴极端距表面2cm内,侵蚀28d前侵蚀产物主要是石膏和钙矾石.结果表明:电脉冲通过加快离子迁移以及化学反应两个方面显著加速水泥基材料的硫酸盐侵蚀.     

硅粉水泥石中的孔比表面积及其与强度的相关性

采用X射线小角散射技术,对硅粉水泥石中孔比表面积作了实验研究,研究表明：所测硅粉水泥石中孔的比表面积是相当大的,其值在70－190m^2/cm^3之间;孔界面具有分形特征,分形维数与3接近,因此孔界面是非常粗糙的,比表面积与孔界面分形维数有明显的相关性;水胶比增加比表面积减少,硅粉含量增加,比表面积增大;水泥石的抗压强度与比表面积存在较好的相关性,抗折强度与比表面积之间则呈现出一种较为复杂的关系。     

水泥浆水膜厚度的计算及在流动性中的影响

硅灰能有效提高混凝土强度和耐久性,但其对流动性的影响规律尚未能定量化。由于硅灰的作川体现在对胶凝材料填充密度和比表面积上的影响,本研究用单一参量水膜厚度综合其两方面的作用。通过实验测取掺硅灰胶凝材料的填亢密度．水膜厚度可定量取为填孔外额外水量与胶凝材料比表面积的比值。本研究通过对34个掺硅灰水泥浆试样流动性的测量和水膜厚度对流动性影响的分析,揭示了水膜厚度在流动性中的根本控制作用。