水泥-石灰石基胶凝材料抗硫酸盐侵蚀机理研究.pdf

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1、第45卷第15期人民长江Vo1．45．NO．152014年8月YangtzeRiverAug．．2014文章编号：1001—4179(2014)15—0082—04水泥一石灰石基胶凝材料抗硫酸盐侵蚀机理研究张家璐，曾力(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：往水泥基胶凝材料中掺入石灰石粉虽可有效提高其早期强度和抗渗性，但同时会带来硫酸盐侵蚀问题。将掺有石灰石粉的水泥胶砂试件放入5％的NaSO溶液中进行长期浸泡腐蚀，然后测试试件强度，并对其进行XRD分析和SEM观察。研究结果表明：在硫酸盐侵蚀下，

2、试件中生成石膏晶体造成试件劣化；侵蚀反应还造成碳铝酸钙水化产物的分解，促使试件腐蚀破坏；石膏膨胀和水化产物分解的共同作用是造成掺石灰石粉水泥基胶凝材料破坏的主要原因。关键词：石灰石粉；石膏；碳铝酸钙；硫酸盐侵蚀中图法分类号：TV4文献标志码：A目前，石灰石粉作为混凝土矿物掺和料被广泛地1原材料与试验方法应用于国内外的土木工程中，特别是当其用作水工混凝土的掺和料时可以大大节约水泥的使用量，从而有1．1原材料效降低了混凝土的水化热温升。另外，国内外的许多采用华新水泥公司生产的P·042．5级普通硅酸研究证明，石灰石粉掺入水泥混凝土中

3、可以起到一些盐水泥，主要化学成分见表1；石灰石粉为工业石灰石改善作用¨：①提高硅酸盐水泥早期水化速度，使粉，细度为37m，其中CaCO，含量大于96％；砂为干终凝提前，明显提高混凝土的早期强度；②改善混凝净河砂，细度模数为2．6。土的和易性，减少泌水和离析；③改善混凝土的孔结表1水泥的化学成分％构，提高其抗渗性。虽然石灰石粉对水泥混凝土性能提高能起到一些改善作用，但其存在的问题也较多。有研究表明，在温度为5oC，5％的MgSO溶液浸泡的条件下，水泥石中石灰石粉含量越高，越易受侵蚀。1．2试验方法肖佳等采用5％的NaSO溶液浸泡净

4、浆试件，发现石用石灰石粉等量取代水泥进行试验，具体配合比灰石粉对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀不利。s．A．见表2。水泥一石灰石粉胶砂试件规格为40mm×40Hartshorn等也认为石灰石粉会降低水泥基材料抵抗mm×160mm(长×宽×高)。试件成型后在标准养护硫酸盐侵蚀的能力。我国一些地区混凝土工程建室中养护1d，然后拆模，随后放入标准养护室中继续设中存在不同程度的硫酸盐侵蚀情况，特别是对于水养护。试件标准养护28d后在室温20℃时分别放入利工程中所使用的}昆凝土，受环境所限，更易遭受硫酸清水中和5％的NaSO溶液中浸泡，并且每2个

5、月更盐的侵蚀，严重影响混凝土的耐久性。因此，本文针对换一次浸泡溶液。硫酸盐侵蚀条件，通过试验研究水泥一石灰石粉胶凝按照《水泥胶砂强度检验方法》测试试件在材料的腐蚀破坏过程，分析其腐蚀破坏机理，并探讨在NaSO溶液和清水中浸泡后的抗压和抗折强度；然后该环境条件下采用石灰石粉作为混凝土矿物掺和料的分别对浸泡的水泥砂浆试件进行XRD图谱分析和可能性。SEM观察；最后用同龄期的试件分别在NaSO溶液收稿日期：2014—03—2l作者简介：张家璐，男，硕士研究生，研究方向为水工建筑材料。E—mail：ziyoutian@163．corn第

6、15期张家璐，等：水泥一石灰石基胶凝材料抗硫酸盐侵蚀机理研究83和清水中浸泡后的抗折强度之比，即抗蚀系数来表试件抗折强度下降最快。由图4可以看出，所有试件征试什5％的Na：SO溶液中的抗腐蚀性能。的抗蚀系数在浸泡1月后均已下降，但同期Ln试件的表2水泥一石灰石粉胶砂试件配合比抗蚀系数大于掺石灰石粉试件的抗蚀系数，且下降平缓。石灰石粉的掺量愈大，试件的抗蚀系数下降愈快。其中，L和L试件的抗蚀系数l～2月后急剧下降，特别是L试件的抗蚀系数下降更为严重，浸泡6个月后，其抗蚀系数只有0．64，比同期I试件的抗蚀系数低43．4％。这说明，

7、掺石灰石粉的水泥胶砂试件经过2及讨论硫酸盐溶液长期浸泡后，生成的某些产物促使其强度降低。可以看出，无论是外观还是强度上，都反映出掺2．1外观变化入石灰石粉后不利于水泥胶砂试件抵抗硫酸盐侵蚀。硫酸盐侵蚀情况下，水泥胶砂试件的外观和性能将会劣化。图1和图2分别为试件在5％的Na，SO溶液t{】浸泡5和l1个月后的外观，可以看出，随着石厌石粉掺量的增多和浸泡时间的延长，试件的破坏程度越严重。图1试件在Na：SO溶液中浸泡5个月后的外观浸泡时间／月(b)抗折强度图3溶液浸泡下试件强度随时间的变化图2试件在NaSO溶液中浸泡11个月后的外

8、观2．2强度损失【殳】3所示为4种不同水泥胶砂试件在5％的Na：SO溶液中浸泡后的强度变化，其抗蚀系数如图4所示}}t【皋】3可知，试件强度随浸泡时间的延长先增加浸泡时间月后降低，所有试件的抗压强度均在浸泡2月后开始下图4试件抗蚀系数随时间的变化降，f【f同期未