矿粉和纳米SiO2改性二元快速修补材料的耐盐渍土侵蚀性能研究

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盐渍土中含有高浓度的腐蚀性盐,特别是易溶的硫酸盐和氯盐,位于盐渍土地区受服役年限、机械载荷和环境因素等损坏的公路、隧道和机场路面等混凝土结构更易受到侵蚀破坏。若不及时处理,病害会迅速放大,严重影响其运营安全和使用寿命,所以制备出耐盐渍土侵蚀的水泥基快速修补材料可延长其使用寿命,降低反复修补成本。但由于传统修补材料受原料组成和反应机理的影响,限制了其在盐渍土环境中的应用。因此本文选择硫铝酸盐水泥(CSA)-普通硅酸盐水泥(OPC)二元体系为基础体系,通过添加纳米SiO2(NS)、矿粉(BFS)和化学外加剂对其进行改性,研究复合体系在不同腐蚀制度和腐蚀环境下的侵蚀破坏规律和机理,旨在得到一种适用于盐渍土地区的水泥基快速修补材料。本课题首先在合适比例的二元体系中添加0.5wt.%、1.0wt.%、1.5wt.%和2.0wt.%NS,并通过比较凝结时间、力学性能和微观结构优选出最优配比三元体系。然后添加10wt.%、20wt.%、30wt.%和40wt.%BFS来取代三元体系形成四元复合体系,将最终得到的二元体系、三元体系和四元体系共6种复合体系在标养室养护到28d,接着分别采用长期浸泡和干湿循环腐蚀制度半浸泡在氯化钠、硫酸钠和氯化钠-硫酸钠复合溶液中到相应龄期,并通过测试其质量变化、耐蚀系数、相对动弹性模量和氯离子含量等技术指标。最后,采用X射线衍射分析(XRD)多种复合体系在不同侵蚀环境下的水化产物组成,并探究其侵蚀机理。研究结果表明:(1)试件在长期浸泡和干湿循环制度下试件的侵蚀损伤规律基本相似,其中试件在氯盐中侵蚀程度最轻,在硫酸盐中侵蚀现象最严重,而在复合盐中相对较轻,说明氯盐对硫酸盐的侵蚀损伤作用起到延缓效果。(2)掺有适量NS和BFS的体系具有很好的耐蚀性,另外BFS最适宜掺量为10~20wt.%。(3)在不同体系试件半浸泡在盐溶液的侵蚀过程中,试件的干燥部分和浸泡部分有不同的表现,试件的损伤破坏区主要集中于液面之上的风化区附近。(4)通过试验结果对比分析,6种复合体系在不同腐蚀溶液的侵蚀作用下,G0和G10(BFS掺量为0wt.%和10wt.%)的体系受侵蚀破坏程度最轻,S和G20(二元体系和BFS掺量为20wt.%)体系次之,G30和G40(BFS掺量为30wt.%和40wt.%)最差。
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