水泥基材料碳硫硅鈣石型硫酸鹽腐蝕抑制措施研究.pdf

1、水泥基材料碳硫硅鈣石型硫酸鹽侵蝕(Thaumasite form of sulfate attack，簡(jiǎn)稱TSA)可使水泥石水化產(chǎn)物中的C-S-H凝膠轉(zhuǎn)變成灰白色、毫無(wú)膠結(jié)能力的泥狀物質(zhì)，無(wú)顯著的膨脹、開(kāi)裂等外觀征兆，比傳統(tǒng)硫酸鹽侵蝕的隱蔽性更強(qiáng)，破壞性更大。TSA的影響因素繁多，形成機(jī)理復(fù)雜，并且水泥基材料TSA的研究時(shí)間較短，業(yè)內(nèi)對(duì)其發(fā)生機(jī)理也沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，也未形成能有效抑制水泥石TSA的技術(shù)措施。因此，進(jìn)一步研究碳硫硅鈣石的形成機(jī)

2、理和TSA預(yù)防措施，對(duì)保證混凝土工程的耐久性具有重要意義。
　　本文通過(guò)摻硅灰、生石灰調(diào)節(jié)水泥石中 Ca(OH)2含量，研究了硅灰和生石灰對(duì)水泥石TSA的影響，并討論了Ca(OH)2在水泥石TSA破壞過(guò)程中的作用；通過(guò)提高水泥石的密實(shí)程度改善水泥石抗 TSA性能，研究了膨脹劑、減水劑對(duì) TSA性能的影響；外摻硝酸鹽（KNO3、NaNO3、LiNO3、Sr(NO3)2）可維持水泥石堿度，以期改善水泥石抗TSA性能；對(duì)比研究了普通硅酸

3、鹽水泥石和堿礦渣（ASC）水泥石抗TSA性能。為加速TSA發(fā)生，腐蝕溶液選用5％MgSO4溶液，試件尺寸為40mm×40mm×40mm。以外觀和強(qiáng)度判定水泥石被腐蝕的程度，采用X射線衍射(XRD)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FTIR)和掃描電子顯微鏡(SEM)等測(cè)試方法分析水泥石腐蝕產(chǎn)物的礦物組成。揭示的主要規(guī)律包括：
　?。?）硅灰改善水泥石抗TSA的效果與摻量有關(guān)，其中摻量為7%時(shí)效果最好，原因在于硅灰填充水泥石孔隙，降低侵蝕離子在

4、水泥石中擴(kuò)散速度，等量取代水泥并通過(guò)二次水化反應(yīng)降低水泥石體系中氫氧化鈣含量，形成低鈣硅比 C-S-H凝膠熱力學(xué)穩(wěn)定性更高。生石灰能延緩水泥石TSA進(jìn)程，但不能阻止TSA發(fā)生。Ca(OH)2對(duì)保證水泥石中水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性具有重要作用，同時(shí)也容易受到硫酸鹽的腐蝕，是形成石膏、碳硫硅鈣石的反應(yīng)物之一。
　?。?）相同水灰比條件下，減水劑可細(xì)化水泥石孔徑，延緩水泥石TSA發(fā)生。氧化鎂-氧化鈣類膨脹劑可改善水泥石抗 TSA性能，而硫鋁酸鹽

5、-氧化鈣能膨脹劑水化過(guò)程中形成鈣礬石，對(duì)水泥石抗TSA性能不利。
　?。?）相同摻量條件下，硝酸鋰對(duì)水泥石抗TSA性能改善作用最佳，硝酸鈉次之，硝酸鉀改善水泥石抗TSA性能效果最差。硝酸鍶改善水泥石抗TSA性能的效果與摻量有關(guān)。
　?。?）開(kāi)發(fā)能夠有效抑制TSA的技術(shù)措施應(yīng)降低水泥石中氫氧化鈣、鈣礬石含量、降低水化硅酸鈣堿度、提高水泥石密實(shí)程度并摻入堿金屬陽(yáng)離子以維持體系堿度。對(duì)比研究了堿礦渣水泥石和普通硅酸鹽水泥石抗TSA