掺石灰石粉水泥基材料抗氯离子渗透性能研究

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为了石灰石粉的推广应用,研究石灰石粉水泥基材料抗氯离子侵蚀问题具有重要的工程意义。本文设计了不同石灰石粉掺量和比表面积、不同胶凝材料组成共20组配合比,研究石灰石粉对水泥基材料抗氯离子渗透性能和氯离子浓聚性能的影响,并结合微观试验,研究石灰石粉的掺加对氯离子结合量的影响,主要的研究内容和结论如下:1、选用了四种掺量(0%、10%、20%、30%)和三种比表面积(500 m~2/kg、650 m~2/kg、800 m~2/kg)的石灰石粉研究其对水泥基材料抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:石灰石粉的掺量从10%增加到30%,水泥浆体的抗氯离子渗透性能越差,Friedel’s盐的生成量从3.70%下降到3.02%;水泥浆体的抗氯离子渗透性能随石灰石粉比表面积的增大逐渐提高,Friedel’s盐的生成量随比表面积的增大从3.02%增加到3.63%。2、为研究胶凝材料组成对水泥浆体的抗氯离子渗透性能的影响,采用单一质心设计法设计水泥-石灰石粉-粉煤灰-矿粉四元胶凝材料组成,并得到粉煤灰/矿粉对单掺石灰石粉的水泥浆体氯离子结合能力的影响。结果表明:粉煤灰和矿粉均可以改善石灰石粉水泥浆体的抗氯离子渗透性能,与单掺50%石灰石粉水泥浆体相比,25%石灰石粉-25%粉煤灰复掺、25%石灰石粉-25%矿粉复掺水泥浆体的氯离子迁移系数分别降低了43.36%、85.98%,Friedel’s盐生成量分别增大了179.82%、363.30%。3、采用了四种掺量(0%、10%、20%、30%)和三种比表面积(500 m~2/kg、650 m~2/kg、800 m~2/kg)的石灰石粉研究其对水泥浆体氯离子浓聚性能的影响,试样在0.5mol/L的Na Cl溶液中浸泡42天后,掺0%、10%、20%、30%石灰石粉的样品Friedel’s盐生成量分别为2.91%、3.38%、2.99%、3.05%,石灰石粉掺量为10%时,Friedel’s盐的生成量最多。随着石灰石粉比表面积的增大,Friedel’s盐的生成量先增加后减小,分别为3.05%、3.16%、3.10%,比表面积为650 m~2/kg时最大。4、采用单一质心设计法设计水泥-石灰石粉-粉煤灰-矿粉四元胶凝材料组成,得到不同胶凝材料组成下水泥净浆的氯离子浓聚系数。研究结果表明:当石灰石粉掺量为5%-25%且粉煤灰掺量小于10%或者石灰石粉掺量为20%-30%且矿粉掺量也为20-30%时,氯离子浓聚系数最大,对自由氯离子的吸附能力最强。掺加粉煤灰和矿粉的组别Friedel’s盐衍射峰均比单掺石灰石粉的衍射峰强,说明粉煤灰、矿粉的掺加可以提高石灰石粉水泥浆体的氯离子固化能力。5、氯盐侵蚀后,对掺石灰石粉的组别进行XRD分析,发现各组中均没有出现碳铝酸盐的衍射峰,说明在氯盐环境下,碳铝酸盐可以转变成Friedel’s盐。对比RCM试验前后各组水泥浆体的孔结构变化,发现生成的Friedel’s盐有利于改善孔结构。
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