水泥混凝土中碳硫硅钙石的生成机制和防治技术研究进展

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1、水泥混凝土中碳硫硅钙石的生成机制和防治技术研究进展／王培铭等·67·水泥混凝土中碳硫硅钙石的生成机制和防治技术研究进展王培铭，徐玲琳，张国防(同济大学材料科学与工程学院，先进土木工程材料教育部重点实验室，上海200092)摘要重点阐述了国内外在水泥混凝土中碳硫硅钙石的生成机制和防治技术方面的研究现状和未来发展趋势，主要包括碳硫硅钙石的生成机理、生成途径、影响因素和碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的预防措施等。关键词碳硫硅钙石生成机制防治技术中图分类号：TQ172文献标识码：AResearchProgressonFormationMechanismandPre

2、ventionMeasuresofThaumasiteinCementConcreteWANGPeiming，XULinglin，ZHANGGuofang(KeyLaboratoryofAdvancedCivilEngineeringMaterialsofMinistryofEducation，SchoolofMaterialsScienceandEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092)AbstractTheinvestigationprogressanddevelopmenttrendsofthau

3、masiteespeciallyontheformationmecha—nism，preventionmeasuresathomeandabroadarepresented，whichmainlycontaintheformationmechanisms，forma—tionmethods，andtheinfluencefactorsofthaumasiteandalsothepreventionmeasuresofthaumasitesulfateattack(TSA)．Keywordsthaumasite，formationmechanism，

4、preventionmeasure传统观点通常将水泥硬化浆体的膨胀仅归因于钙矾石起步较晚。或二水石膏的过量生成，事实上，在一定条件下水泥浆体中本文在阐述碳硫硅钙石的结构与生成机制的基础上，介还会生成一种腐蚀性极强的水化产物，它能直接破坏硅酸盐绍了国内外在碳硫硅钙石方面的研究成果，探讨了TSA的水泥水化产物C-H凝胶，导致水泥石完全分解而丧失强预防措施及今后的研究方向。度，这就是碳硫硅钙石¨1j。1碳硫硅钙石生成条件碳硫硅钙石(Thaumasite，也称硅灰石膏或风硬石)，最早发现于承受数年水热循环后变质的岩石中_2]。1966年，已有研究表明，碳硫

5、硅钙石通常在低温下生成，一般在Erlin等_3]发现混凝土中也会形成碳硫硅钙石，并会发生硫酸15℃以下(0-5℃最适宜)。而碳硫硅钙石生成所需的物质盐侵蚀。1998年，英国Gloucestershire地区M5高速公路出主要包括以下4个方面：(1)硅酸钙，如硅酸盐水泥熟料中的现了大规模的碳硫硅钙石侵蚀破坏，英国“碳硫硅钙石专家硅酸三钙(C。S)、硅酸二钙(C。S)；(2)硫酸钙，如二水石膏、半小组”(Thaumasiteexpertgroup，TEG)才明确提出了碳硫硅水石膏或者无水石膏；(3)碳酸钙，如石灰石粉、石灰岩集料钙石型硫酸盐侵蚀(Tha

6、umasitesulfateattack，TSA)这一概或在空气中碳化后的氢氧化钙；(4)水。其中最重要的还是念[4]，并将其列为混凝土破坏的一种特殊形式。与传统硫酸硫酸盐的来源(通常是内部的)，且水不一定是流动的(特别盐侵蚀相比，TSA并不会引起混凝土宏观体积发生明显膨胀当S04。一和CO。一由外部提供时)。简言之，较低温度下，只开裂，却直接导致水泥石中C_H凝胶分解，使混凝土最终要具有一定活性的Ca、Si04、SO。卜、C0。和足量的水便变为一种失去强度的果肉状泥砂混合物，因此，它具有一定易生成碳硫硅钙石。此外，碳硫硅钙石的生成并不同于钙矾的隐

7、蔽性和很强的破坏性。此外，因其X射线衍射图谱与钙石，并不受水泥中铝含量的限制，只要体系中存在大量硫酸矾石的相近，所以易被误解或忽略。目前，在英国、美国、加根和碳酸根离子即可，因此C。A(铝酸三钙)含量很低的抗硫拿大、法国、德国、挪威等国都发现并报道了混凝土工程中的酸盐水泥虽可防止钙矾石型硫酸盐侵蚀，但却不能防止TSA破坏案例，首届关于TSA破坏的国际会议亦于2002年TSA。6月在英国召开，我国于2004年在西部水工工程——新疆永TEG研究认为l7]，地下及基础结构混凝土中，硫酸根离安坝中才发现首个TSA破坏案例l_5]，所以在这方面的研究子来源有

8、：(1)回填土中黄铁矿氧化后形成；(2)地下水中的*国家“十二五”科技支撑计划(2012BA20B02)；国家自然科学基金