软水条件下矿物掺合料混凝土溶蚀性能的实验研究

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长期处于软水环境中的混凝土结构,在孔隙液与环境水的钙离子浓度梯度作用下,混凝土中的CH发生溶解及C-S-H凝胶发生脱钙所形成的钙溶蚀现象,导致混凝土的孔隙率增加、微观结构劣化及力学性能降低,造成混凝土结构耐久性退化、使用寿命缩短。混凝土的钙溶蚀现象是影响其结构耐久性的重要原因之一,因此,提高混凝土在水环境中的抗溶蚀性能,对提高混凝土结构的耐久性和增加其服役寿命具有重要的工程意义。本文以复合水泥浆体薄片试件代替水泥基材料为研究对象,开展掺入粉煤灰、矿渣等矿物掺合料的复合水泥浆体薄片试件在去离子水中常规溶蚀实验,研究不同矿物掺合料对水泥浆体溶蚀性能的影响;此外,开展水泥浆体薄片试件在1M氯化铵、1M硝酸铵、1.5g/100mL醋酸溶液中的加速溶蚀实验,研究腐蚀介质对水泥浆体溶蚀特性的影响。主要内容及结果如下:(1)以单掺粉煤灰、矿渣的复合水泥浆体薄片试件为研究对象,开展去离子水中水泥净浆、粉煤灰-水泥、矿渣-水泥复合浆体薄片试件的常规溶蚀实验,通过EDTA滴定、饱水-干燥称重、SEM/EDS、XRD等测试方法,分析溶蚀过程中溶液钙离子浓度、复合水泥浆体薄片试件的孔隙率、微结构、钙硅比及物相组成等参数的时变规律,揭示了粉煤灰、矿渣等矿物掺合料对水泥浆体溶蚀性能的影响及其抗溶蚀性能的改善机理。结果表明,在水泥浆体中合理掺加粉煤灰、矿渣等掺合料可有效地改善其微观结构及物相组成,减缓水泥浆体的微结构劣化和溶蚀进程,提高其在去离子水中的抗溶蚀性能。(2)以矿渣部分替代粉煤灰的粉煤灰-矿渣-水泥三元浆体薄片试件为研究对象,开展粉煤灰-矿渣-水泥薄片试件在去离子水中的溶蚀实验,通过EDTA滴定、饱水-干燥称重、SEM/EDS、XRD等测试方法,分析溶蚀过程中溶液钙离子浓度、复合水泥浆体薄片试件的孔隙率、微观结构、钙硅比及物相组成等参数的变化规律,揭示矿渣对粉煤灰-水泥二元浆体溶蚀性能的影响及其抗溶蚀性能的改善机理。结果表明,矿渣部分替代粉煤灰后,可有效地改善粉煤灰-水泥二元浆体的微结构,减缓二元水泥浆体的微结构劣化和溶蚀进程,提高其在去离子水中的抗溶蚀性能。(3)利用去离子水和1M氯化铵、1M硝酸铵、1.5g/100mL醋酸作为腐蚀溶液,分别开展了水泥净浆薄片试件的常规溶蚀和加速溶蚀实验,通过EDTA滴定、饱水-干燥称重、SEM/EDS和XRD等测试方法,研究了溶蚀过程中水泥净浆薄片试件的钙离子溶出量、孔隙率、微观结构形貌、钙硅比及物相组成等参数的变化规律,对比分析常规溶蚀和加速溶蚀条件下水泥基材料的溶蚀机理。结果表明,与去离子水相比,氯化铵、硝酸铵、醋酸等加速腐蚀介质能够显著提高水泥浆体孔隙率的增长速率及钙硅比的降低速率;采用氯化铵、硝酸铵、醋酸溶液可大大提高水泥浆体的溶蚀进程,在较短时间内获得其溶蚀特性,但不改变溶蚀过程中水泥浆体的物相组成和微观结构特性,可以作为水泥浆体的加速腐蚀介质。
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