粉煤灰对碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的影响

用粉煤灰等质量替代20%,30%,50%水泥后,将水泥-石灰石粉-粉煤灰净浆样品置于(5±2)℃的10%(质量分数)硫酸镁溶液中15个月,加速碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA).对腐蚀产物进行了红外光谱定性分析和X射线衍射定量分析,通过灰色关联分析研究了粉煤灰对TSA的影响.结果表明:粉煤灰对水泥基材料的TSA影响与其组成、掺量及细度等因素有关;粉煤灰活性指数对碳硫硅钙石形成影响最大,可作为筛选粉煤灰预防TSA破坏的指标;活性指数大于80%的粉煤灰,其掺量达到50%时可显著改善水泥基材料的抗TSA性能.

水泥基材料的碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)

主要介绍了近年来国外关于TSA的研究情况和一些报道的工程实例,分析了TSA发生与发展的影响因素.

碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀

介绍了碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)的形成机理、形成条件、侵蚀模型、影响因素、预防和处理措施。形成机理包括溶液反应机理和硅钙矾石转变机理;侵蚀模型可分为化学模型和物理模型;形成条件包括硫酸盐、硅酸盐、碳酸盐、水和低温;影响因素主要有水泥种类、C3A和Al2O3含量、矿物掺合料、pH值、侵蚀介质、水胶比等。

水基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀

介绍了水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的研究进展,着重论述了碳硫硅钙石的组成结构、鉴定表征、形成机理、化学模型、劣化模型、碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的预防措施,并指出目前研究中存在问题。

波特兰-白云石微粉水泥砂浆的抗碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀性能

为评估波特兰-白云石微粉水泥砂浆的抗碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)性能,研究了白云石微粉掺量为0%~30%(质量分数)时,水泥砂浆在5℃、5%(质量分数)Na_(2)SO_(4)溶液中的外观、膨胀和质量变化,并采用XRD、FTIR、TGA-DTG、SEM及热力学模拟分析了侵蚀产物。结果表明,白云石微粉的引入显著降低了水泥砂浆的抗TSA性能。随着白云石微粉掺量增加,砂浆的外观破坏等级、膨胀程度和质量均明显增大,且掺量越高,劣化效应越显著。相较于参比样,含白云石微粉水泥砂浆体系侵蚀早期生成更多钙矾石和石膏,侵蚀后期生成大量碳硫硅钙石。白云石微粉参与水泥水化反应生成水滑石、碳铝酸盐和方解石。在低温硫酸盐侵蚀中,水滑石的稳定存在抑制了钙矾石的生成,而碳铝酸盐和方解石则显著促进了碳硫硅钙石的形成。白云石微粉反应生成水滑石产生的积极效应远不及其生成碳铝酸盐、方解石所引发的消极效应,最终导致了水泥砂浆的TSA破坏。

电脉冲对加速水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的影响

通过测试电场环境中不同电脉冲参数条件下水泥净浆试件碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀（TSA）后的外观及抗压强度变化,结合扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射分析侵蚀产物组成,探讨了不同电脉冲参数对加速TSA的影响。结果表明：4组不同参数电脉冲（20 V-20 s、30 V-20 s、30 V-40 s及40 V-20 s）均明显加速了水泥基材料TSA反应,加快了碳硫硅钙石生成;电脉冲作用下加速了侵蚀试件的劣化,使其强度下降。脉冲周期20 s时,脉冲电压越高试件强度下降幅度越大,40 V-20 s电脉冲组试件90 d强度降低67%;脉冲电压为30 V时,脉冲周期20 s试验组90 d强度降低48%,较脉冲周期40 s组试件降低幅度更大。电脉冲作用120 d的侵蚀产物中出现大量碳硫硅钙石,脉冲周期为20 s时,脉冲电压由20 V升高到40 V,侵蚀产物中碳硫硅钙石的含量随之增长,高脉冲电压40 V组试件侵蚀程度最严重;脉冲电压不变,较短脉冲周期20 s时,TSA反应程度更高。

水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀的研究进展

水泥基材料碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA侵蚀)在我国西部交通与水利工程中屡屡发生,且TSA侵蚀较传统钙矾石型及石膏型硫酸盐侵蚀相比具有更大的危害性与更强的隐蔽性。本工作综述了碳硫硅钙石的物理与化学特性并系统总结了其微观表征分析方法,同时对碳硫硅钙石不同形成机理与TSA侵蚀破坏影响因素进行了全面分析和归纳。在此基础上,对TSA侵蚀破坏预防与抑制措施研究进展进行了介绍。最后,探讨了TSA侵蚀未来研究需要注意的重要问题。

早期养护条件对水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的影响

研究了早期高湿度空气养护、水中标准养护及密封养护对水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法分析了水泥石经180 d硫酸盐侵蚀后的腐蚀产物。结果表明,早期高湿度空气养护,水泥石碳化生成的CaCO3填充于孔隙中,使表层结构更加致密,阻碍了SO42-等有害离子侵入,延缓了水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀过程。比较而言,早期密封养护,水泥水化不充分,水泥石内部缺陷相对较多,SO42-等有害离子容易侵入,水泥石碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀最为严重。

新疆永安坝混凝土的碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀

通过对新疆永安坝混凝土样品的扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析,结合永安坝所用原材料、所处地理环境和气候等特征,发现永安坝混凝土所遭受的腐蚀为碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀。这是在我国发现的首例碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀。文章还探讨了碳硫硅钙石的形成机理,提出了防止腐蚀的初步设想。

碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀研究综述

对当前国外碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的研究现状进行了综述,提出了一些有待研究的问题,呼吁国内加强这方面的调查与研究,探索防范碳硫硅钙石型腐蚀的措施。

粉煤灰对水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能的影响

研究粉煤灰掺量、细度及组成对水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能的影响,结果表明,粉煤灰能改善水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能,其作用效果与粉煤灰组成密切相关;SiO2与Al2O3总量较高、烧失量较低的粉煤灰改善效果较好;组成相同时,粉煤灰掺量为30%的水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能较好;对水泥石的物理改性作用是粉煤灰能有效延缓碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀发生的主要原因。

电场及低温环境下不同镁盐和硫酸盐组合对水泥基材料碳硫硅钙石侵蚀的影响

为研究在电场和低温共同作用下镁盐及硫酸盐对水泥基材料的侵蚀行为,利用外观破坏等级、抗压强度比以及SEM/EDS,FTIR和XRD等手段分析了其侵蚀机理.结果表明:在电场作用下,阴极Na2SO_4溶液-阳极MgSO_4溶液电极组合在侵蚀120d时的侵蚀效果最明显,其次是阴极MgSO_4溶液-阳极MgSO_4溶液电极组合和阴极MgSO_4溶液-阳极MgCl2溶液电极组合;在阴阳极均存在镁盐时,水泥基材料的侵蚀劣化程度反而不及阳极单独存在镁盐时严重;当阴极存在镁盐时,由于阴极附近的水在电场作用下被电解而使阴极区域聚集了更多的OH-与镁盐生成沉淀Mg(OH)2,Mg(OH)2在侵蚀初期会堵塞试件表面从而延缓SO2-4的迁入,随着侵蚀龄期的增加,积累的镁盐开始腐蚀C-S-H凝胶并造成试件开裂,继而加速试件侵蚀.

甘肃陇南地区水泥基材料的碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀

对甘肃陇南地区的一栋典型砌体结构住宅的外墙砂浆和一座桥梁桥台处混凝土的腐蚀产物进行取样分析。该住宅和桥梁均在建成后的1~2年内遭到了腐蚀破坏,且破坏程度随时间增长而加剧。对样品进行FT-IR、XRD及Raman分析,结果显示,腐蚀产物中存在碳硫硅钙石晶体,即住宅外墙和桥梁发生了碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀,说明在该地区的地理及气候条件下,水泥基材料可发生碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀。

低温环境下含石灰石粉水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

为提升低温硫酸盐环境下含石灰石粉水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能,采用脉冲电场加速硫酸盐侵蚀,通过观测试件外观形貌变化及利用XRD和FT-IR测定腐蚀物微观组分,对掺不同矿物掺合料的含石灰石粉水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能及机理开展研究。结果表明:掺加矿物掺合料可在不同程度上改善含石灰石粉水泥基材料的低温抗硫酸盐侵蚀性能,且复掺较单掺时的整体侵蚀抑制效果更加显著,但需满足矿物掺合料的最低掺量要求;建议单掺时水泥基材料中粉煤灰或矿粉的质量占比应分别不低于30%和50%,复掺时粉煤灰与矿粉的质量占比为50%~70%,且二者质量比以1.0∶1.5~1.0∶2.5为宜。此外,含石灰石粉水泥基材料在发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀(TSA)过程中,碳硫硅钙石衍射峰主要由钙矾石衍射峰右移后形成,表明其生成以钙矾石转化为主。因此,有效抑制钙矾石的生成是抑制含石灰石粉水泥基材料发生TSA的重点。

矿渣对水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能的影响

采用抗压强度试验、X射线衍射(XRD)试验、傅里叶红外光谱(FTIR)试验和电子扫描显微镜(SEM)试验研究了不同矿渣掺量的水泥石在5℃,5wt%MgSO4溶液环境下抗压强度、腐蚀产物组成及微观结构特性。结果表明:硫酸盐作为矿渣活性的激发剂,在腐蚀早期能够提高水泥石强度,体系中掺入矿渣能有效改善水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀(TSA)作用。未掺矿渣的普通硅酸盐水泥在5℃,5wt%MgSO4溶液环境中腐蚀产物为白色泥状碳硫硅钙石,其腐蚀类型为典型的碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀;当体系中掺入矿渣后,水泥石硫酸盐腐蚀类型逐渐由TSA型向石膏型转变。矿渣掺量为30%时,体系中既发现了TSA作用产物也发现了石膏型腐蚀产物,当矿渣掺量大于40%时,体系硫酸盐腐蚀类型以石膏型为主。

外源性硫酸盐对碳硫硅钙石生成影响研究

研究了外源性硫酸盐种类对碳硫硅钙石生成的影响.把水泥净浆试件分别浸泡于质量分数为5%的硫酸镁、硫酸钠和硫酸铝溶液中,至设定龄期后用XRD、红外光谱和激光拉曼光谱分析侵蚀产物的矿物组成与微观结构,并测定试件强度.结果显示:经此3种硫酸盐溶液浸泡180 d后的试件均生成了碳硫硅钙石;相比硫酸钠和硫酸铝溶液,硫酸镁溶液所浸泡过试件的碳硫硅钙石衍射峰较强;随着腐蚀不断进行,各试件边角表层起皮剥落,并伴有灰白色泥状物,后期强度亦有明显降低.研究表明,对水泥净浆的碳硫硅钙石侵蚀而言,硫酸镁溶液明显比硫酸钠和硫酸铝溶液显著.

混凝土碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀与预防对策

碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀(简称TSA)是一种特殊的硫酸盐腐蚀形式。文中对碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀的研究背景、腐蚀机理和影响因素进行了论述,并对碳硫硅钙石型腐蚀破坏的预防对策开展了探讨。

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.

不同侵蚀条件下水泥基材料碳硫硅钙石生成速度比较

通过观察水泥净浆试件在电脉冲和常规浸泡条件下不同龄期的外观变化,并结合扫描电镜（SEM/EDS）、X射线衍射、红外光谱（FTIR）分析侵蚀产物的组成,对试件遭受硫酸盐侵蚀后碳硫硅钙石的生成速度进行了比较.结果表明：电脉冲明显加速了水泥基材料中碳硫硅钙石的生成速度.在电脉冲作用90～120天时试件内部有一个生成碳硫硅钙石的准备期,作用120天后侵蚀产物中出现大量的碳硫硅钙石;常规浸泡1年后,试件内部只检测到生成碳硫硅钙石所需的中间体,并无大量碳硫硅钙石生成.

铝相对单矿浆体中碳硫硅钙石形成的影响

为探究不同铝相对碳硫硅钙石形成的影响,本研究采用单矿C 3S制备浆体,利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、固体核磁共振仪(NMR)等测试方法,研究了NaAlO_(2)和C 3A对单矿浆体在硫铝比为9的硫酸钠溶液侵蚀作用下碳硫硅钙石形成的影响。结果表明:即使侵蚀9个月,NaAlO_(2)中可溶性的铝也不会导致碳硫硅钙石生成,原因可能是水化产物中大量四配位铝相结构的Al(OH)_(3)会抑制碳硫硅钙石的形成。C_(3)A的加入会促进碳硫硅钙石的生成,但是其生成时间迟于钙钒石,且侵蚀产物以碳硫硅钙石-钙矾石固溶体的形式存在。此研究对于碳硫硅钙石形成的研究及预防提供了一定的理论依据。