硫酸镁侵蚀作用下高流态水泥砂浆的早期强度劣化特征

高流态早强(HFES)水泥砂浆被广泛应用于土木工程的各个领域。在复杂的工程环境下,HFES水泥砂浆的硫酸盐侵蚀不容忽视。尽管硫酸盐对水泥基材料性能的影响已有一些研究,但HFES水泥砂浆与传统水泥基材料相比有明显不同,其在硫酸盐侵蚀情况下的劣化机制尚不明确。本文研究了不同硫酸镁溶液浓度和侵蚀时间下HFES水泥砂浆的早期抗折和抗压强度,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)测试,分析了硫酸镁溶液浓度和侵蚀次数对HFES水泥砂浆微观结构和水化产物的影响,揭示了硫酸镁对HFES水泥砂浆早期强度形成的影响机制。     

弯曲荷载下砂浆的抗侵蚀性能及方法研究

研究了水泥砂浆在荷载作用下抵抗硫酸盐侵蚀的性能.结果表明,弯曲应力状态下的水泥砂浆在高浓度硫酸盐侵蚀务件下侵蚀速度明显增加,应力水平越高,侵蚀速率越快.试验表明,适当掺入聚丙烯纤维能够有效地缓解硫酸盐对水泥砂浆的腐蚀.     

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.     

硫酸盐侵蚀对混凝土微观形貌的影响

硫酸盐是一种危害性较大的侵蚀性介质,是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一.研究硫酸盐对混凝土微观结构的影响具有重要意义.通过扫描电镜试验研究分析了浸泡时间、硫酸盐溶液类型、混凝土强度等级对混凝土微观形貌的影响.结果表明,同等级混凝土浸泡在相同浓度下的不同溶液中,以硫酸钠和硫酸镁复合溶液侵蚀破坏程度最为严重;氯离子的存在可以减轻混凝土受硫酸盐腐蚀的破坏程度;相同浸泡条件下,C40混凝土受硫酸盐侵蚀最为严重.     

PCA对低水灰比砂浆抗硫酸盐侵蚀的影响

以不同含量C3A和CaCO3的水泥以及不同的高效减水剂为原材料,对低水胶比水泥砂浆在硫酸盐环境下的抗压和抗折抗蚀系数等进行测试,研究了不同水泥成分条件下,丙烯酸类聚羧酸PCA—Ⅰ减水剂和马来酸类聚羧酸PCA—Ⅱ减水剂对低水灰比砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,根据水泥矿物组成和C3A含量,合理确定聚羧酸减水剂品种,掺聚羧酸减水剂的低水灰比水泥砂浆具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。     

镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为研究镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律和机理,该文测定了混凝土在硫酸盐侵蚀试验开始前的连通孔隙率和电通量,开展了硫酸盐溶液干湿循环和高温浸泡2种侵蚀性试验。试验结果表明:2种硫酸盐侵蚀性试验方法的结果是一致的;随着电炉镍铁渣粉掺量的增加,混凝土的连通孔隙率增大,抗硫酸盐侵蚀性能降低;在高炉镍铁渣粉掺量30%的范围内,随着掺量的增加,混凝土的连通孔隙率减小,氯离子渗透性等级降低,抗硫酸盐侵蚀性能提高;高炉镍铁渣粉对混凝土抗硫酸盐性能的增强作用效果不及高炉矿渣粉,尤其在掺量较大的情况下。     

亚高温环境下混凝土耐硫酸盐侵蚀试验方法研究

在总结现有混凝土硫酸盐侵蚀试验研究的基础上,提出了考虑亚高温水淬与硫酸盐侵蚀双因素影响的亚高温环境下混凝土耐硫酸盐侵蚀试验方法,确定了试件尺寸、侵蚀溶液及其浓度、宏观和微观测试指标等.采用硫酸根离子浓度测试方法得到了硫酸盐侵蚀深度和硫酸根离子浓度随时间的变化和分布规律,采用同步热分析仪对混凝土硫酸盐侵蚀产物及其随时间的变化规律进行定量分析.     

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.     

溶液温度对水泥胶砂硫酸盐侵蚀的影响

研究不同配比胶砂件在5℃、20％、5℃和20℃冷热交替三种温度的硫酸盐溶液中浸泡1年后的外观、强度和矿物成分变化。结果表明：温度对硫酸盐侵蚀过程的影响与胶凝材料组成有关。温度越高,纯水泥砂浆的硫酸盐侵蚀破坏越快,砂浆中生成了更多的钙矾石与石膏晶体;但温度越高越有利于矿物掺合料火山灰活性的发挥,反而使加掺合料砂浆受侵蚀程度减轻;且使用活陛较低、活性期越长的矿物掺合料时,这种温度效应越明显。     

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.     

废弃橡胶颗粒对减小混凝土硫酸盐侵蚀破坏的研究

在5%Na2SO4溶液的浸泡环境中,对硫酸盐侵蚀环境下掺加不同橡胶掺量混凝土试件的力学性能进行了研究。以抗压强度为衡量指标,探讨硫酸盐溶液侵蚀环境下不同橡胶掺量试件的力学性能。实验结果表明：适量掺入橡胶集料可以提高混凝土的抗压强度,改善混凝土的耐腐蚀性能。     

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.     

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。     

氯化钠、氯化镁侵蚀环境对水泥土力学性质影响试验研究

为了研究水泥土在氯化钠、氯化镁溶液侵蚀下的力学效应和侵蚀机理,设计进行了室内氯化钠和氯化镁两种溶液浸泡侵蚀试验。两种浸泡溶液浓度分别有0,1.5 g/L,3 g/L,6 g/L,浸泡时间为7 d,14 d及28 d,浸泡过程中对浸泡溶液的浓度进行定期取样、检测其离子浓度。对浸泡后的试件进行无侧限抗压强度试验,结合浸泡期间侵蚀溶液的离子浓度检测结果,从化学动力学的角度分析水泥土在这两种溶液中的受侵蚀机理。结果表明在浸泡过程中,钠离子、镁离子、氯离子的活跃度依次减小;氯离子的侵蚀效果主要取决于CaCl2·6H2O结晶的生成量;氯化镁溶液中,镁离子和氯离子共同对水泥土产生侵蚀作用,镁离子对水泥土的负面影响大于氯离子。     

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。     

硫酸盐介质腐蚀混凝土灌注桩的质量与强度演变

为模拟混凝土灌注桩在硫酸盐渍土环境中侵蚀劣化规律,开展了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀试验,并研究了现浇混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化机制.与预制混凝土试件劣化机制进行对比,分析现浇混凝土试件与预制混凝土试件硫酸盐侵蚀劣化的异同.分析水灰比、硫酸盐溶液浓度对现浇混凝土试件耐久性的影响,通过质量变化率、抗压强度相对值分析现浇混凝土试件劣化规律.结果表明:混凝土质量和抗压强度均呈现先增加后减少的趋势;同一条件下,现浇混凝土试件最先出现了质量和强度损失,损失率分别为0.4%和15%;硫酸盐溶液浓度的增加对现浇混凝土试件劣化规律不明显,而混凝土水灰比越大,现浇混凝土试件更易趋于劣化.     

硅酸根电迁移反应法处理砂浆的耐久性

为提升砂浆的耐久性,用硅酸根电迁移反应法处理砂浆。通过对比试验,研究了基准砂浆、去除表面涂层的被处理砂浆、带有表面涂层的被处理砂浆试件的抗碳化、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子扩散和抗钢筋氯离子腐蚀的耐久性能。应用扫描电子显微镜(SEM)与压汞仪(MIP)研究了硅酸根电迁移反应法影响砂浆耐久性的微观作用机制。结果表明:砂浆试件的抗碳化、抗硫酸盐侵蚀、抗氯离子扩散与抗钢筋氯离子腐蚀的耐久性能由小到大的顺序为:基准砂浆、去除表面涂层的被处理砂浆试件、带有表面涂层的被处理砂浆试件;硅酸根电迁移反应法对耐久性的提升作用缘于它能致密化砂浆并生成表面涂层的双重效果;由于生成的表面涂层较薄,且含有众多微米级孔隙,使表面涂层对砂浆耐久性影响减弱,砂浆致密化在耐久性的提升中起主要作用。     

模拟孔溶液中球墨铸铁表面钝化膜脱钝过程及氯离子阈值分析

为了揭示输水过程中内衬水泥砂浆球墨铸铁管的腐蚀机理,开展了球墨铸铁样品在模拟砂浆孔溶液中的腐蚀实验.采用电化学测试方法,研究了模拟孔溶液中球墨铸铁表面钝化膜的脱钝过程,分析了模拟孔溶液碱度和氯离子浓度对球墨铸铁电化学阻抗谱及极化电阻的影响.结果表明:当模拟孔溶液的pH值从13.6降低至11.5时,球墨铸铁表面钝化膜脱钝时的氯离子浓度从0.30 mol/L减小至0,且脱钝时的球墨铸铁阻抗谱和极化电阻发生明显改变;球墨铸铁表面脱钝氯离子阈值与溶液的pH值呈线性关系,且随pH值的降低而减小.所建立的球墨铸铁表面脱钝氯离子阈值方程,为进一步评估内衬水泥砂浆球墨铸铁管的服役寿命提供依据.     

高耐磨钢渣水泥砂浆的研究

通过对钢渣种类、粒径及掺量对水泥砂浆耐磨性影响的研究,以及对掺加钢渣的水泥砂浆的后期稳定性和抗硫酸盐侵蚀性能的研究,探讨了利用钢渣制备高耐磨路面的可行性及工艺参数。该项研究对于提高路面的耐磨性和抗滑能力,增加道路混凝土的绿色含量具有重要的意义。