低溫環(huán)境下水泥基材料抗硫酸鹽侵蝕性能研究.pdf

1、硫酸鹽侵蝕造成的劣化破壞是水泥基材料最為廣泛和普遍的耐久性問題之一。這是由于硫酸鹽一旦侵蝕滲入至水泥基材料中，就會與水泥基材料中的水化產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)，造成水泥基材料化學(xué)成分發(fā)生變化，降低膠凝能力，從而使水泥基材料強(qiáng)度降低。值得注意的是，水泥基材料在低溫環(huán)境下容易發(fā)生碳硫硅鈣石型硫酸鹽破壞（thaumasite form of sulfate attack簡稱TSA破壞），且其破壞后果十分嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致水泥基材料完全失去強(qiáng)度，變成灰白色爛

2、泥狀物質(zhì)。因此，對低溫環(huán)境下水泥基材料硫酸鹽侵蝕破壞進(jìn)行詳細(xì)研究顯得尤為急迫和重要。針對上述問題，本文通過設(shè)計試驗，從宏觀和微觀尺度對低溫環(huán)境下水泥基材料硫酸鹽侵蝕破壞類型、破壞機(jī)理、影響因素和抑制措施進(jìn)行了研究。主要研究工作及結(jié)果如下：
　?。?）通過將不同水膠比的水泥基材料凈漿試件在5％質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫酸鈉溶液和硫酸鎂溶液長期低溫（5℃±1℃）浸泡，并定期觀測試件外觀形貌與抗壓強(qiáng)度變化，同時對試件的硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物進(jìn)行X射線衍射、FT

3、-IR紅外光譜和EMPA電子探針分析，研究了低溫條件下不同硫酸鹽侵蝕環(huán)境對水泥基材料硫酸鹽侵蝕破壞的影響及其破壞機(jī)理。試驗結(jié)果表明：浸泡在5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸鈉溶液中的試件主要發(fā)生了TSA型硫酸鹽侵蝕破壞，而浸泡在5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸鎂溶液中的試件則主要發(fā)生了石膏-TSA耦合型硫酸鹽侵蝕破壞。相同侵蝕齡期下，浸泡在硫酸鎂溶液中的試件破壞要比浸泡在硫酸鈉溶液中的試件更為嚴(yán)重。
　　（2）通過將內(nèi)摻不同種類和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)二水石膏的水泥基材

4、料凈漿和膠砂試件在5℃±1℃的低溫條件下長期浸泡，并定期觀測試件外觀形貌與抗壓強(qiáng)度變化，同時對凈漿試件取樣進(jìn)行X射線衍射和FT-IR紅外光譜分析，研究了石膏摻量對水泥基材料 TSA型硫酸鹽破壞的影響及破壞機(jī)理。試驗結(jié)果表明：當(dāng)凈漿試件中石膏摻量大于等于10%時發(fā)生了TSA型硫酸鹽破壞，而石膏摻量為7%和3.5%的凈漿試件均未發(fā)生破壞。分析表明：水泥基材料中的石膏是否會引起TSA型硫酸鹽破壞與水泥基材料中所用水泥的C3A含量有關(guān)。

5、　?。?）采用高活性的超細(xì)粉煤灰等量替代20%和40%的水泥制成凈漿試件，并將其在5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫酸鈉溶液和硫酸鎂溶液長期低溫（5℃±1℃）浸泡，定期觀測試件外觀形貌與抗壓強(qiáng)度變化，對硫酸鹽侵蝕產(chǎn)物取樣進(jìn)行 X射線衍射和FT-IR紅外光譜分析，并與未摻粉煤灰的試件進(jìn)行對比。試驗結(jié)果表明：低溫環(huán)境下粉煤灰摻量為20%和40%的試件均發(fā)生了嚴(yán)重的硫酸鹽侵蝕破壞，高活性的超細(xì)粉煤灰并不能阻止或延緩水泥基材料的硫酸鹽侵蝕破壞。
　　同時將高

6、活性的超細(xì)粉煤灰等量替代20%水泥，并內(nèi)摻不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸鎂制成凈漿試件，將其在5℃±1℃的清水中長期浸泡。定期觀測試件外觀變化，對硫酸鹽侵蝕破壞產(chǎn)物進(jìn)行了 X射線衍射和FT-IR紅外光譜分析，研究了超細(xì)粉煤灰火山灰效應(yīng)對水泥基材料碳硫硅鈣石型硫酸鹽破壞的影響與作用機(jī)理。研究結(jié)果表明：高活性超細(xì)粉煤灰的火山灰效應(yīng)并不能起到抑制或者延緩碳硫硅鈣石型硫酸鹽破壞的作用。
　?。?）通過將內(nèi)摻不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫酸鎂和硫酸鈉的赤泥地聚合物和普