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为解决新疆盐碱化地区混凝土构筑物的硫酸盐侵蚀问题。以S75级矿渣粉为掺合料配制水泥砂浆,宏观上通过试验探究水胶比、矿渣粉掺量、硫酸盐浓度和试验方法对掺矿渣粉水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响;微观上借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)和热重-差热分析(TG-DTA)等微观测试手段分析试件的内部结构、水化产物和侵蚀产物等。研究成果如下:
(1)水泥基材料硫酸盐侵蚀过程中,通过SEM和TG-DTA微观测试手段,定性和半定量分析硫酸盐浓度对侵蚀产物种类和数量的影响。SO42-浓度为800mg/L时,侵蚀产物主要是钙矾石,钙矾石生成量是石膏的1.4倍;SO42-浓度为8000mg/L时,钙矾石与石膏生成量相等;SO42-浓度为20000mg/L时,侵蚀产物主要是石膏,石膏生成量是钙矾石的2.5倍。
(2)掺入S75级矿渣粉能够显著提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。掺矿渣粉水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能受硫酸盐浓度影响较小,其抗硫酸盐侵蚀性能主要与矿渣粉掺量和水胶比有关,且矿渣粉掺量对其抗硫酸盐侵蚀性能的影响更为显著。提高水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的有效途径是控制其水胶比不大于0.40,矿渣粉掺量以30%~50%为宜。
(3)掺入S75级矿渣粉与Ⅱ级粉煤灰均能有效改善水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,且掺量越高,改善效果越好;掺矿渣粉与粉煤灰水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能与硫酸盐浓度有关。
(4)全浸泡与干湿循环试验方法下,掺入S75级矿渣粉均能显著提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,矿渣粉最优掺量为50%。矿渣粉掺量为30%~50%时,随着掺量的增加,掺矿渣粉水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能逐渐增强。掺量大于50%时,矿渣粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的改善效果减弱,这是矿渣粉的泌水属性所导致的。
(5)相比于硫酸盐全浸泡侵蚀,干湿循环-硫酸盐侵蚀下掺矿渣粉更有利于提高水泥基材料的抗侵蚀性能。这可能是因为干燥阶段的烘干温度极大促进了早期水泥水化与矿渣粉火山灰反应进程,使得0H2O晶体产生的膨胀应力只造成试件表层发生破坏。早期掺矿渣粉水泥基材料的结构更为密实,侵蚀产物钙矾石、石膏与Na2SO4·1
(1)水泥基材料硫酸盐侵蚀过程中,通过SEM和TG-DTA微观测试手段,定性和半定量分析硫酸盐浓度对侵蚀产物种类和数量的影响。SO42-浓度为800mg/L时,侵蚀产物主要是钙矾石,钙矾石生成量是石膏的1.4倍;SO42-浓度为8000mg/L时,钙矾石与石膏生成量相等;SO42-浓度为20000mg/L时,侵蚀产物主要是石膏,石膏生成量是钙矾石的2.5倍。
(2)掺入S75级矿渣粉能够显著提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。掺矿渣粉水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能受硫酸盐浓度影响较小,其抗硫酸盐侵蚀性能主要与矿渣粉掺量和水胶比有关,且矿渣粉掺量对其抗硫酸盐侵蚀性能的影响更为显著。提高水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的有效途径是控制其水胶比不大于0.40,矿渣粉掺量以30%~50%为宜。
(3)掺入S75级矿渣粉与Ⅱ级粉煤灰均能有效改善水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,且掺量越高,改善效果越好;掺矿渣粉与粉煤灰水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能与硫酸盐浓度有关。
(4)全浸泡与干湿循环试验方法下,掺入S75级矿渣粉均能显著提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,矿渣粉最优掺量为50%。矿渣粉掺量为30%~50%时,随着掺量的增加,掺矿渣粉水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能逐渐增强。掺量大于50%时,矿渣粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的改善效果减弱,这是矿渣粉的泌水属性所导致的。
(5)相比于硫酸盐全浸泡侵蚀,干湿循环-硫酸盐侵蚀下掺矿渣粉更有利于提高水泥基材料的抗侵蚀性能。这可能是因为干燥阶段的烘干温度极大促进了早期水泥水化与矿渣粉火山灰反应进程,使得0H2O晶体产生的膨胀应力只造成试件表层发生破坏。早期掺矿渣粉水泥基材料的结构更为密实,侵蚀产物钙矾石、石膏与Na2SO4·1