硫酸盐侵蚀下石膏形成引起的水泥净浆破坏

通过掺加石灰石粉,对长期浸泡在5%(质量分数)Na2SO4溶液中的水泥净浆试件所产生的有害化合物进行了研究.结果表明:在Na2SO4溶液侵蚀下,水泥净浆试件因产生石膏膨胀开裂、表面软化而形成从表到里的破坏,石膏膨胀是其主要劣化方式;水泥净浆破坏机理是石膏膨胀和胶凝物质分解;保持浸泡溶液的pH值,会抑制水泥净浆试件中钙矾石的生成.因此,在水泥混凝土中加入石灰石粉可以检验其抗硫酸盐侵蚀性能.

含石膏骨料引起的混凝土内部硫酸盐侵蚀

采用XRD,SEM/EDS,BSEM/EDS,光学显微分析和显微硬度分析等测试方法对湖北十字垭隧道工程混凝土进行了分析.结果表明:混凝土部分粗骨料含有石膏,在粗骨料中石膏与砂浆界面过渡区生成了钙矾石和碳硫硅钙石,导致混凝土开裂、界面过渡区疏松多孔,混凝土内部受到硫酸盐侵蚀破坏.

含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀评估方法研究

集料中掺杂过量的硫酸盐尤其是石膏会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀,通过膨胀率和强度试验,研究了集料中掺杂石膏的粒径、掺合料种类和养护温度对混凝土抗内部硫酸盐侵蚀的影响,讨论了膨胀率、抗折强度和抗压强度这3个指标在评估混凝土内部硫酸盐侵蚀中的意义。结果表明:膨胀率能更好地反映混凝土内部硫酸盐侵蚀的大小,比较适合作为评价指标,而抗压强度和抗折强度因为存在数据跳差等问题,作为评价指标的参考性较差。

硫酸盐侵蚀下石膏的形成及破坏机制研究现状

硫酸盐侵蚀是影响水泥基材料耐久性的重要因素,它不仅会缩短材料的服役寿命,甚至可能危及结构安全。在硫酸盐侵蚀过程中,钙矾石、石膏和碳硫硅钙石等侵蚀产物不断形成,从而导致材料出现膨胀、开裂、软化和剥落等不同形式的破坏。由于不同侵蚀产物的形成条件和对水泥基材料的侵蚀机理存在明显差异,而侵蚀机理是工程实践中指导预防硫酸盐侵蚀的重要依据,因此探明不同侵蚀产物的形成及稳定条件以及各侵蚀产物对材料的作用机理成为该研究课题的主要内容。从现有研究来看,钙矾石型硫酸盐侵蚀是目前研究最为成熟的一种硫酸盐侵蚀。钙矾石是在高碱性硫酸盐溶液条件下形成的主要侵蚀产物,并且当其在狭小封闭的孔洞中生长时会导致材料发生膨胀、开裂破坏,相应的膨胀机理有吸水肿胀理论、结晶压理论和固相反应理论等。另外,在钙矾石型硫酸盐侵蚀的预防方面,发现通过控制水泥中铝酸三钙含量可有效减小因钙矾石形成而造成的膨胀危害。近年来,世界各地的研究者竞相报道了碳硫硅钙石的形成对混凝土结构造成严重破坏的工程实例,这使得碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀也逐渐受到重视。目前普遍认为碳硫硅钙石的形成主要导致材料出现泥化和分解现象,但其形成条件较为复杂,只在一些特殊环境下才有可能发生。石膏是水泥基材料在硫酸盐侵蚀下形成的另一种较为常见的腐蚀产物,它的形成同样影响着水泥基材料的耐久性能。研究发现,硫酸盐溶液浓度越高,越利于形成石膏,但后来发现溶液pH值对石膏的形成及稳定影响更为显著,同时溶液温度、离子种类以及腐蚀制度等对石膏的形成也有一定影响。由于石膏的化学组成相对简单且不含铝相,因此采用普通抗硫酸盐侵蚀方法并不能有效抑制石膏的形成及破坏。石膏的形成往往伴随着水化产物的溶解脱钙,从而导致材料出现软化和剥落现象,但在石膏的膨胀问题上仍存在较大争议。本文综述了硫酸盐侵蚀下水泥混凝土中石膏形成的影响因素,总结了石膏的生长位置及其引起的脱钙作用,最后对石膏的膨胀作用进行了相关探讨。

弱碱硫酸盐侵蚀下水泥石产物二水石膏相的研究

对弱碱环境下Na_2SO_4溶液侵蚀210 d的水泥石进行了研究。利用XRD、SEM、EDS对样品进行了表征,通过K值法定量计算了分别浸泡在0%、5%、10%Na_2SO_4溶液中水泥石试样的二水石膏含量,通过分光光度法对试样中自由以及总硫酸根离子含量进行了测定。结果表明随着侵蚀溶液中Na_2SO_4浓度的增加,试样中的二水石膏明显增多,其中浸泡在5%、10%Na_2SO_4溶液中试样二水石膏的含量分别为3.291%、3.957%。浸泡在10%Na_2SO_4溶液中试样有明显的二水石膏脉络。EDS的Line(线扫描)模式发现在近表面有"高硫分布"。分光光度法对试样中自由以及总硫酸根离子的测定结果显示浸泡在5%、10%Na_2SO_4溶液中试样自由硫酸根离子含量分别是浸泡在水中试样的81倍和85倍。

石灰石粉对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性的影响及其机理

用天然石灰石粉等质量取代水泥20%和30%,将制备的水泥净浆和砂浆试件常温浸泡在0.35mol/LNa2SO4溶液中,测量试件的线长度和抗折强度随浸泡时间的变化。结果表明:石灰石粉对水泥基材料的抗硫酸盐性有严重的影响,它们使水泥基材料在硫酸盐环境中的强度急剧下降并导致水泥基材料产生较大体积膨胀,引起开裂。掺石灰石粉的水泥基材料主要因形成大量较大尺寸的石膏晶体而膨胀开裂。石膏的形成导致硫酸盐侵蚀水泥基材料产生膨胀开裂。因此,在硫酸盐侵蚀环境下,不宜采用含石灰石粉的复合水泥或将石灰石粉作为矿物掺合料制备的混凝土。

水泥-石灰石粉胶凝材料在硫酸盐侵蚀下的破坏机理

采用5%硫酸钠溶液,对水泥-石灰石粉胶砂试件进行长期浸泡腐蚀试验,测试试件强度,并对试件进行XRD分析和SEM观察。研究结果表明:在硫酸盐侵蚀下,试件劣化是因产生石膏而不是钙矾石造成的;侵蚀反应还造成水化产物碳铝酸钙分解,促使试件腐蚀破坏;水泥-石灰石粉胶凝材料的破坏主要是由石膏膨胀和水化产物分解共同造成的;在硫酸盐腐蚀环境中,不宜采用石灰石粉作混合材的复合水泥以及用石灰石粉作掺合料的混凝土。

混凝土外部硫酸盐侵蚀破坏的研究

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素之一。对于混凝土硫酸盐侵蚀问题的研究具有重要的意义。主要研究了外界环境中硫酸盐对混凝土的侵蚀破坏,从物理硫酸盐侵蚀和化学硫酸盐侵蚀两方面论述了混凝土外部硫酸盐侵蚀的类型及破坏特征,并对外部硫酸盐侵蚀过程中石膏的形成作为膨胀源进行了讨论。

水泥-石灰石基胶凝材料抗硫酸盐侵蚀机理研究

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Na2SO4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,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。

硫酸盐侵蚀水泥改良路基段上拱研究

首先对某高速铁路无砟轨道路基上拱问题进行了资料调研,通过现场变形监测、填料取样试验、矿物成分分析等手段,明确了硫酸盐侵蚀水泥改良填料膨胀是引起路基上拱主要原因,然后结合化学反应机理和室内模拟试验,对发生此类膨胀变形的反应条件、膨胀变形特征进行了分析。研究结果表明,膨胀变形主要发生在路基水泥改良填料层位,该土层具有大量硫酸盐侵蚀水泥产物钙矾石和硅灰石膏发育的特征,路基上拱与硫酸盐侵蚀水泥改良土形成钙矾石和硅灰石膏晶体相关;水泥改良填料中相对潮湿的高PH值碱性环境和石膏等硫酸盐矿物的存在是发生此类膨胀变形的必要条件;硫酸盐侵蚀水泥改良填料将发生持续性膨胀变形,上拱持续时间可达数年,破坏性强。本文研究成果可供类似环境下路基工程的建设及相关研究借鉴。

SK-D抗硫酸盐侵蚀剂在水闸工程中的应用

由于受环境水或地下水中的硫酸盐离子的影响,混凝土表面被侵蚀剥落的现象非常普遍。尤其在硫酸盐离子浓度高的地方,没有采取任何预防措施的普通混凝土,可以在短短的几个月内被剥蚀、脱落,造成钢筋的保护层减小甚至露筋的现象,严重威胁结构及建筑物的安全。SK-D是一种抗硫酸盐侵蚀的外加剂,在此介绍其在独流减河进洪闸除险加固工程中的应用。

外部硫酸盐侵蚀作用后混凝土的侵蚀特征研究

通过逐层分析的方法对硫酸盐侵蚀后混凝土的侵蚀产物进行了定性研究。研究表明,在5%Na2SO4溶液干湿循环作用后,混凝土的损伤程度由表及里逐渐降低;石膏广泛存在于混凝土表层,表层下方存在大量石膏和极少量钙矾石,内部区域石膏和钙矾石共存。石膏是硫酸钠侵蚀最主要的产物,是导致混凝土表层粉化和胶凝特性完全丧失的主要原因。

硫酸盐浓度对水泥基材料侵蚀的影响研究

硫酸盐对水泥基材料的侵蚀问题备受工程界和学术界关注。通过测定混凝土胶砂试件在不同浓度硫酸盐侵蚀下的抗折抗蚀系数,并结合微观测试,观察侵蚀产物种类及计算生成量,以探究不同浓度硫酸盐对水泥基材料侵蚀的影响。结果表明,SO^2-4浓度为20000 mg/L时的侵蚀速率分别是8000、4000、800 mg/L的1.78、2.46、3.77倍。SO^2-4浓度为800 mg/L时,钙矾石生成量是石膏的1.4倍;SO^2-4浓度为8000 mg/L时,钙矾石与石膏生成量相同;SO^2-4浓度为20000 mg/L时,石膏生成量是钙矾石的2.5倍。

硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体微结构演变及膨胀过程的数值模拟

根据硫酸盐侵蚀机理,利用改进的CEMHYD3D水化模型和随机概率方法,建立了硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体的微结构演变模型。在微观层次上,模拟了浆体孔溶液中硫酸根离子的自由扩散、随机碰撞和转化反应,分析了膨胀性侵蚀产物生长导致的微结构损伤和体积膨胀,计算了侵蚀过程中石膏和钙矾石的生成量及浆体的膨胀应变,并与已有试验结果对比分析验证了模型的合理性。在此基础上,数值模拟了硫酸盐侵蚀下不同水灰比水泥浆体的微结构演变及膨胀过程。结果表明:同一硫酸盐浓度下,硬化水泥浆体中氢氧化钙和含铝物相与孔隙的接触面积越小,浆体的膨胀应变越低;水灰比为0.25、0.30和0.35的硬化水泥浆体的孔隙填充程度分别达到9.09%、9.27%和9.41%时,浆体膨胀应变开始快速增大;硫酸盐侵蚀溶液浓度增大,浆体体积快速膨胀的时间提前。

氢氧化钡对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要因素之一。本文通过砂浆质量、超声波传播速度、抗压强度等宏观性能研究了不同氢氧化钡掺量对砂浆试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并基于差示量热分析(DSC-TG)和X-射线衍射分析(XRD)对侵蚀产物相进行分析,探究氢氧化钡掺量对其抗侵蚀性能的影响机制。研究结果表明:在硫酸钠侵蚀环境下,早期形成的石膏类侵蚀产物会填充在水泥基材料的孔隙中,导致质量、超声波传播速率和抗压强度呈现早期增长,后期大量石膏的形成会导致其宏观性能快速降低;氢氧化钡掺量在1%以内时能够提高砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,当氢氧化钡掺量为1.5%时,砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能急剧下降;掺入一定量的氢氧化钡能够与侵入的硫酸根离子发生反应形成BaSO_(4),可降低侵蚀产物石膏的形成,使其抗侵蚀性能得到了提升。

隧道中混凝土硫酸盐侵蚀机理及对策分析

文章对隧道工程中混凝土硫酸盐侵蚀机理及相应的防治对策进行分析,将隧道中硫酸盐侵蚀类型分为结晶型侵蚀及分解型侵蚀,并结合隧道内混凝土结构,得出隧道喷射混凝土主要为碳硫硅钙石型分解型侵蚀,C-S-H凝胶分解造成结构破坏;针对隧道衬砌,对于初支,主要为结晶型侵蚀,可从材料+配合比+施工三方面进行控制,对于二衬,主要为分解型侵蚀,可通过配置防腐抗渗混凝土从源头及传输两方面遏制碳硫硅钙石的形成,从而确保结构稳定。研究可为隧道工程的施工及运营提供借鉴。

隧道混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

从化学、物理两个角度研究硫酸盐对混凝土的侵蚀机理,采用混凝土的净浆流动度、工作性能和强度等指标测试抗硫酸盐防腐剂性能。研究结果表明:掺PCE+A的2.0h混凝土净浆流动度约为180mm,具有最佳流动保持性,掺TK-PCE1、TK-PCE2组0h混凝土净浆流动度略小于PCE组,但净浆流动度保持性能好于PCE组;相同用水量下掺PCE+A的混凝土流动更均匀;当试件在10%硫酸钠溶液中进行干湿循环时,抗硫酸盐防腐剂混凝土试件受硫酸盐侵蚀后损伤劣化程度较大,干湿循环后期试件底部出现溃散、脱落;随着硫酸盐溶液浓度升高,抗硫酸盐防腐剂混凝土抗侵蚀性能越差;掺TK-PCE1、TK-PCE2、空白组混凝土抗压强度腐蚀系数分别为77%、82%、57%;抗拉力强度随变形量的增加而增加,比例、屈服极限状态的过渡点分别是破坏极限状态拉应力的70%与95%。

CCCW对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

硫酸盐广泛存在与国内大部分地区土壤中,地面混凝土构筑物长期受硫酸盐物理、化学侵蚀作用,将产生混凝土层层剥落、强度下降等现象,因此混凝土抗硫酸盐侵蚀的重要性显得尤为突出。目前许多国内外学者对提高混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的措施做了大量研究,研究表明水泥基渗透结晶型防水材料(CCCW)是较合适的掺料。基于此,文中将CCCW以不同水泥取代率掺入普通C30混凝土并进行抗硫酸盐实验,分析CCCW的水泥取代率与混凝土抗硫酸盐侵蚀性能之间的关系。结果表明CCCW在普通C30混凝土中的水泥取代率为3%时,对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能提升最显著;以3%水泥取代率掺CCCW的普通C30混凝土的抗压强度可提高7%;以3%水泥取代率掺CCCW的普通C30混凝土在经过150d硫酸盐浸泡后强度较未受侵蚀普通C30混凝土的抗压强度降低3.67%,相对于未掺CCCW普通C30混凝土,强度损伤降低了7%。

硫酸钠溶液pH值对硅酸盐水泥砂浆析钙及侵蚀产物的影响

将水泥砂浆浸泡在pH值为5,9,13的Na_2SO_4溶液中至330d,采用化学滴定法测定砂浆中Ca^(2+),OH^-的析出量,采用X射线衍射(XRD)仪和差示扫描量热法(DSC)对不同侵蚀龄期下侵蚀产物进行半定量分析,并通过扫描电子显微镜(SEM)对钙硅比和微结构进行了分析.结果表明:溶液pH值越低,Ca^(2+)析出速率越快、析出量越大,且低pH值条件下Ca^(2+)的大量析出有助于其与侵入的SO_4^(-2)结合,形成更多低溶解度的CaSO_4·2H_2O,从而加速Ca^(2+)析出和SO_4^(-2)扩散渗入;低pH值环境下大量石膏的形成伴随着Ca(OH)_2的大量消耗,且会引起C-S-H凝胶的脱钙,导致水泥砂浆的胶凝性降低,引起试件的软化和剥落.