再生微粉混凝土在硫酸盐半浸泡条件下耐久性研究

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近年来城市建设过程中产生的建筑垃圾给社会和环境带来了巨大的压力,利用建筑垃圾制备再生骨料用于混凝土生产是解决这一问题的有效途径。采用以混凝土、砖瓦等为主要成分的建筑垃圾制备再生骨料过程中伴随产生粒径小于0.075mm的微细粉末即再生微粉,因其具有一定的水化活性及良好的微集料填充效应,逐渐受到了水泥基材料研究和应用领域的青睐和重视。将再生微粉作为一种新型矿物掺和料取代水泥掺加到混凝土材料中,可以降低水泥用量,减轻水泥生产过程中带来的碳排放压力,具有良好的社会、经济和环境效益。为了提高再生微粉在混凝土材料中的利用水平,有必要开展再生微粉对混凝土诸多方面耐久性能影响的研究,尤其是要在青海盐渍土地区大量推广这种新型材料,必须开展硫酸盐侵蚀等因素作用下再生微粉混凝土劣化规律及腐蚀机理方面的研究,为减少高寒地区盐渍土对再生混凝土工程耐久性的影响提供理论依据。本文以再生微粉作为矿物掺和料取代水泥制备再生微粉混凝土。通过混凝土立方体抗压强度、质量损失率、SEM-EDS和XRD等方法,分析了在5%、10%Na2SO4和MgSO4溶液、盐湖卤水溶液半浸泡条件下再生微粉混凝土抗压强度、抗侵蚀系数和微观结构变化规律。研究结果表明:(1)再生微粉混凝土在五种盐溶液半浸泡环境中,均遭受了不同程度的侵蚀,其中混凝土表面受侵蚀严重程度大致呈现出:10%Na2SO4溶液>5%Na2SO4溶液>5%MgSO4溶液>10%MgSO4溶液>盐湖卤水。(2)5%Na2SO4溶液半浸泡条件下部分混凝土抗压强度高于上部分,在5%MgSO4溶液中规律却相反。10%Na2SO4和MgSO4溶液半浸泡条件下混凝土抗侵蚀系数上下部分呈现出先增大后减小的规律。而盐湖卤水中再生微粉混凝土上部分强度降低比较明显。(3)通过SEM试验分析得出,在Na2SO4溶液浸泡后的混凝土观察到孔隙内生成了针棒状钙矾石和石膏。MgSO4溶液中微观试样上有M-S-H、石膏及部分氢氧化镁的生成,而盐湖卤水中试样微观结构中存在松散的凝胶(M-S-H)、网状钙矾石、硫酸镁结晶,且结构致密。(4)基于XRD研究可以发现,在5%Na2SO4和5%MgSO4溶液溶液中,再生微粉取代率越高,混凝土越容易发生石膏型破坏。在10%Na2SO4和MgSO4溶液中,对比再生微粉掺量20%的混凝土相同部位的物相分析图,得出距离混凝土表面2.5cm处硫酸盐结晶和化学侵蚀最剧烈。再生微粉掺量20%的混凝土经盐湖卤水浸泡360d后发现混凝土内部仅发生了硫酸镁侵蚀。(5)对比不同溶液、不同时间、不同取代率和不同位置的再生微粉混凝土抗压强度,发现再生微粉取代率为20%的再生微粉混凝土抗压强度接近于空白组,表现出较好的抗硫酸盐耐久性,得出20%再生微粉为再生混凝土的最佳掺量。
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