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试验研究硫酸盐对混凝土的侵蚀破坏

文章出处:金锐重工 作者:金锐重工 人气: 时间:2016-11-09 16:30 【
1 准备知识及基本原理
在讨论硫酸盐侵蚀破坏机理之前,先简要介绍一下硅酸盐水泥的水化过程。
 
1.1 硅酸盐水泥水化机理
(1)水泥熟料的矿物组成:硅酸盐水泥熟料主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙(和铁铝酸四钙),主要水化产物有水化硅酸钙、水化硅酸钙凝胶(简称C-S-H凝胶)、氢氧化钙和水化铝酸钙等。
(2)水化产物
硅酸三钙:
2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2
硅酸二钙:
2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
铝酸三钙:
3CaO·Al2O3+H2O=3CaO·Al2O3·6H2O
3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O =3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
铁铝酸四钙:
4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O
水泥调水后,一方面C3S、C3A,C4AF等与水很快反应,另一方面石膏和熟料中含碱化合物亦迅速溶解,因此水泥的水化实际上是在含碱的氢氧化钙、石膏的饱和溶液中进行的。水化产物中C-S-H凝胶是有效的胶结物质,只需要有低的Ca/Si比,而Ca(OH)2晶体对水泥石的强度和耐久性不仅没有贡献,反而有多方面的负面效应,如为硫酸盐侵蚀提供了环境条件。
 
1.2 硫酸盐侵蚀破坏机理分析
混凝土硫酸盐侵蚀的特征是表面发白,损坏通常在棱角处开始,接着裂缝开展、剥落,使混凝土成为一种易碎的,甚至松散的状态。水泥混凝土硫酸盐侵蚀破坏的实质是,环境水中的硫酸盐离子进入其内部,与水泥石中一些固相组分发生化学反应,生成一些难溶的盐类矿物。这些难溶的盐类矿物一方面可形成钙矾石、石膏等膨胀性产物而引起膨胀、开裂、剥落和解体,另一方面也可使硬化水泥石中CH和C-S-H等组分溶出或分解,导致水泥石强度和粘结性能损失。从SO42-的来源看,混凝土的硫酸盐侵蚀可分为内部和外部侵蚀。内部侵蚀是由于混凝土成分本身带有的硫酸盐引起的,而外部侵蚀是环境中的硫酸盐对混凝土的侵蚀。外部侵蚀可分为两个过程:(1)SO42-由环境溶液进入混凝土孔隙中,这是一个扩散过程,其速率决定于混凝土的抗渗性;(2)SO42-与其他物质的反应过程。与外部侵蚀相比,内部侵蚀的化学反应的实质也是SO42-与水泥石矿物的反应,但由于SO42-来源不同,内部侵蚀又具有与外部侵蚀不同的特点,内部侵蚀中,母体内部SO42-从混凝土拌和时就已存在,不经过扩散即可与水泥石中的矿物发生侵蚀反应,而SO42-的量随反应的进行而减少,因此侵蚀速率随母体龄期增长而趋于降低。
 
2 试验研究的主要内容
 
2.1 评定指标的筛选
首先对在标准养护条件下28d的试件进行力学性能测试,然后将剩余试件分别浸泡于质量浓度为15%的硫酸钠溶液和饮用水中养护7d、28d、56d,再对其抗折抗蚀系数、抗压抗蚀系数、表观状况进行测定。
 
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未完待续
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