水泥基材料低溫抗硫酸鹽侵蝕性能研究.pdf

1、硫酸鹽侵蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之一。鈣礬石型、石膏型等傳統(tǒng)的硫酸鹽侵蝕破壞形式已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可和研究，有關(guān)傳統(tǒng)水泥基材料在低溫條件下的硫酸鹽侵蝕——碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕的研究時間較短，許多問題和現(xiàn)象尚沒有統(tǒng)一認(rèn)識和解釋，有待進(jìn)一步研究探索。
　　碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕(the thaumasite form of sulfate attack，簡稱TSA)是指低溫條件下水泥混凝土在硫酸鹽、碳酸鹽及低溫環(huán)境的共同作

2、用下生成一種無膠結(jié)作用的碳硫硅鈣石晶體(CaCO3·CaSiO3·CaSO4·15H2O)，直接導(dǎo)致C-S-H凝膠解體，水泥石逐漸喪失強(qiáng)度，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)失效的化學(xué)腐蝕形式，是一種破壞性和隱蔽性較傳統(tǒng)硫酸鹽侵蝕更強(qiáng)的特殊形式的硫酸鹽腐蝕。本文試驗研究了水膠比、石灰石粉摻量、礦物摻合料、環(huán)境條件等因素對碳硫硅鈣石形成的影響，探討了碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕過程和作用機(jī)理，提出了早期侵蝕模型。研究結(jié)果表明：
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3、在5～10℃的低溫條件下，于質(zhì)量濃度5％MgSO4溶液中浸泡240天后，腐蝕反應(yīng)除形成石膏、鈣礬石外，還形成了碳硫硅鈣石。該產(chǎn)物的形成可直接導(dǎo)致水泥水化產(chǎn)物C-S-H凝膠分解，使水泥石完全變成一種無強(qiáng)度的泥狀物，表現(xiàn)出比傳統(tǒng)硫酸鹽侵蝕更強(qiáng)的破壞性。
　?、谠跍囟葹?℃、質(zhì)量濃度為5%的MgSO4溶液中，水泥石遭受硫酸鹽侵蝕的程度隨水膠比的降低而減輕，水膠比降低至0.25的水泥石試件在腐蝕介質(zhì)中浸泡240天，試樣沒有出現(xiàn)明顯硫酸鹽侵

4、蝕跡象；同等腐蝕環(huán)境下，石灰石粉含量越高，水泥石遭受碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕破壞的程度越嚴(yán)重。
　?、鄣V物摻合料對水泥凈漿低溫硫酸鹽侵蝕的影響比較復(fù)雜。本研究條件下，粉煤灰和礦渣能在一定程度上抑制水泥石硫酸鹽侵蝕過程，粉煤灰摻量超過20%能有效抑制碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕的發(fā)生。
　?、芮治g介質(zhì)的種類和濃度對水泥石硫酸鹽腐蝕的作用程度不盡相同。同等溫度和濕度環(huán)境下，MgSO4溶液對水泥石的侵蝕作用大于相同濃度的Na2SO4溶液，

5、且水泥石侵蝕破壞程度隨MgSO4溶液濃度的提高而加重。
　?、轀囟葘λ嗍剂蚬桠}石型硫酸鹽侵蝕的影響非常明顯。在6℃、6～15℃溫度條件下，摻石灰石粉的水泥石于5%MgSO4溶液中浸泡240天后都生成了碳硫硅鈣石晶體，說明環(huán)境溫度在該范圍時混凝土結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕破壞。
　?、蕹跏拣B(yǎng)護(hù)齡期對水泥石低溫硫酸鹽侵蝕過程有明顯影響。初始養(yǎng)護(hù)齡期越長，水泥石結(jié)構(gòu)越致密，遭受碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕破壞的程度越輕。因