碳硫硅钙石结构鉴定及特性研究

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碳硫硅钙石是低温硫酸盐侵蚀的产物之一,一旦发生碳硫硅钙石型侵蚀,混凝土强度最终会完全丧失,给建筑工程带来巨大的安全问题和经济损失。关于碳硫硅钙石的研究起步比较晚,但已经引起国内外的广泛关注。明确碳硫硅钙石的鉴别方法和研究碳硫硅钙石的特性,有利于进一步深入了解碳硫硅钙石,对提高混凝土的耐久性有着十分重要的意义。本论文首先用化学方法合成出钙矾石和碳硫硅钙石,并用XRD,IR,Raman,SEM和EDS方法进行表征,接着探讨鉴别钙矾石和碳硫硅钙石的方法;然后研究外源性硫酸盐种类对碳硫硅钙石的生成影响;再通过对比钙矾石,研究碳硫硅钙石的三种特性:溶解特性、热分解特性和生长特性;最后探索抑制碳硫硅钙石生成的方法。主要研究结果和结论如下:(1)由于碳硫硅钙石中存在[SiO6]结构,利用IR光谱和Raman光谱进行结构鉴定是鉴别碳硫硅钙石的可行方法。由于IR光谱中的特征峰(500cm-1处)没有Raman光谱中的(658cm-1处)明显,因此Raman检测是鉴定碳硫硅钙石的较好手段。(2)微观分析、强度测试以及表观显示都表明MgSO4溶液对水泥浆体的侵蚀作用最显著,其比Na2SO4,Al2(SO4)3溶液更能促进碳硫硅钙石生成。(3)可以采用溶胶凝胶法合成出硅酸盐水泥熟料各单矿物;按一定比例把单矿物和二水石膏组合成的水泥,其性能较好,28d强度可以达到33MP。用溶胶凝胶法制备的硅酸盐水泥可以模拟P.O325水泥。(4)通过对比钙矾石,碳硫硅钙石的特性研究结果为:①室温下碳硫硅钙石能较好的溶解在甲醇乙二醇溶液中;在无水乙醇、正丙醇、丙酮溶液中,碳硫硅钙石溶解的较少。碳硫硅钙石能被稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸分解破坏。碳硫硅钙石不与碳酸钠反应,但能与硝酸钡作用。②碳硫硅钙石在70℃下可以保存一定时间,90℃下很快碳化分解,热稳定性相对较好。③不借助钙矾石,碳硫硅钙石在水泥体系中可以自己直接生成,但是过程很漫长;碳硫硅钙石的生成需要适宜的pH,净浆配液的pH越高,越不利于碳硫硅钙石的生成(如果能生成的话,那么生成速率会很慢)。(5)当粉煤灰掺量在30%左右时,能有效改善水泥石抗碳硫硅钙石型侵蚀的性能。
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