辅助胶凝材料对硬化水泥浆体结合氯离子的影响综述

辅助胶凝材料富含SiO2和Al2O3,参与二次水化反应生成更多的C-S-H凝胶,降低硬化水泥浆体的碱度,对硬化水泥浆体结合氯离子具有显著的影响。本文重点综述了矿渣、粉煤灰、硅灰、偏高岭土和煤矸石对硬化水泥浆体结合氯离子的影响,并对物理吸附和化学结合氯离子机理进行了深入分析。掺辅助胶凝材料氯离子结合等温线均适合Freundlich非线性吸附关系,最后对辅助胶凝材料结合氯离子研究的不足进行探讨,为后续的研究工作提供理论依据。

混凝土中结合氯离子研究综述

混凝土中氯离子的结合会影响其侵蚀进程。且结合氯离子并不稳定,在酸化、碳化、化学侵蚀与通电作用等情况下会失稳释放,从水泥结合氯离子的机理、结合能力及结合氯离子稳定性等方面对中外研究现状进行综述。提出了对于某些因素需要建立更合理的评价标准,需要深入研究多因素耦合作用及降低失稳氯离子对钢筋腐蚀危害的研究建议。

电化学脱盐对结合氯离子稳定性的若干影响因素研究

采用电化学脱盐方法对砂浆试块进行电化学除氯,研究了电场作用下若干影响因素（水灰比、阳离子类型、氯离子浓度、矿物掺合料等）对结合氯离子失稳释放的影响。结果表明：随着水灰比增大,结合氯离子在电场作用下的稳定性减弱,结合氯离子释放能力增强。电场作用下阳离子类型不同的砂浆试块结合氯离子失稳释放能力的大小顺序为：Ca^2＋〉Mg^2＋≈Na^＋〉K^＋。在1%～5%的氯离子浓度范围内,3%氯离子浓度下结合氯离子转化率最高,结合氯离子释放能力在高氯离子浓度和低氯离子浓度下都会出现下降的情况。硅粉会降低电场作用下结合氯离子的释放能力;随着矿粉产量的增加,结合氯离子转化率也逐渐增大,说明矿粉可促进电场作用下结合氯离子的释放,增强脱盐时结合氯离子的释放能力;粉煤灰对电场作用下结合氯离子的释放也有促进作用,且粉煤灰掺量在20%左右时结合氯离子的释放能力最强。

杂散电流与SO42-共同作用下Cl-浓度对砂浆结合氯离子稳定性的影响

通过加载杂散电流、内掺氯化钠和硫酸钠来模拟地铁主体结构(钢筋混凝土)所处的腐蚀环境。采用1%硫酸钠加入不同浓度的氯化钠,研究氯离子浓度对砂浆中结合氯离子稳定性的影响,并以内掺3%氯化钠的试件为对比,研究硫酸根离子的存在对氯离子固化能力的影响。采用电位滴定法测定结合氯离子含量,并结合XRD、SEM和DTG微观试验分析了结合氯离子的失稳机理。结果表明:硫酸根离子的存在对固化氯离子有促进作用,但这种促进作用随通电时间的延长呈减弱趋势;随试件内部氯盐掺量的增加,结合氯离子的浓度增加,氯离子的固化率下降。

改善水泥浆体结合氯离子性能的试验研究

研究了一种外加剂与矿渣、粉煤灰对水泥净浆结合氯离子性能的改善作用。研究结果表明,与粉煤灰、矿渣相比,该外加剂能显著提高单位水泥浆体结合氯离子的性能,且浆体结合氯离子的能力随外加剂掺量的增加而增强;外加剂与矿渣双掺可进一步提高单位浆体结合氯离子的能力;单位浆体结合氯离子量受环境温度以及氯离子浓度等因素的影响。

表面活性剂对水泥浆体结合氯离子性能的影响

采用氯离子等温吸附方法,研究了十二烷基苯磺酸三乙醇胺(TEA-Lauryl Sulfate,TD)、十二烷基苯磺酸钠(sodium dodecyl benzene sulfonate,LAS)和十二烷基葡萄糖苷(dodecyl polyglucoside,APG)3种表面活性剂(分别为阳离子型、阴离子型和非离子型)对水泥净浆结合氯离子性能的影响,同时应用X射线衍射(XRD)和热分析(TG-DTG)等微观测试技术研究其机理.研究发现:阳离子表面活性剂使水泥净浆的氯离子结合能力明显增强;阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂使其氯离子结合能力减弱;相对比阴离子表面活性剂,非离子表面活性剂对氯离子结合影响较小.表面活性剂对氯离子结合的影响规律与表面活性剂添加方式无关.表面活性剂主要影响水泥浆体的物理吸附,而对化学吸附的影响并不显著.在上述工作基础上,建立了表面活性剂在水化产物表面吸附而对氯离子结合产生影响的双电层模型.

浸泡方式对混凝土中结合氯离子的影响

服役于海洋环境中的混凝土常受到氯盐-硫酸盐共同侵蚀,结构表面也常处于干湿交替环境中。以24h为一个循环,研究不同干湿交替条件下受氯盐-硫酸盐侵蚀的混凝土中结合氯离子含量及结合特性,通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TG⁃DTG)揭示结合机理。结果表明:同一腐蚀方式下,结合氯离子含量随着腐蚀时间的延长而增加。相同时间内,在腐蚀早期干湿比≤1的试件中结合氯离子浓度要大于干湿比>1的试件,腐蚀后期则相反。经过30d干湿循环后,试件中结合氯离子低于长期浸泡状态。复合溶液同时侵蚀时,采用Freundlich等温吸附曲线来描述自由氯离子与结合氯离子间的关系更合适。

纳米二氧化硅对水泥石的氯离子结合量影响

混凝土孔溶液中的自由氯离子容易造成钢筋锈蚀和混凝土结构开裂,导致混凝土建筑结构破坏。研究将混凝土孔溶液中的自由氯离子转化为结合氯离子,对混凝土结构的稳定性有着十分重要的意义。试验以纳米二氧化硅掺量和氯离子浓度为变量,研究了纳米二氧化硅对水泥石的氯离子结合量影响,根据等温吸附理论绘制结合氯离子与自由氯离子的拟合关系曲线,通过XRD分析、热重分析研究水泥石的氯离子结合机理。结果表明:纳米二氧化硅的掺入对水泥石的氯离子结合量有改善作用、能够加快水泥水化、促进C-S-H凝胶和Friedel′s盐的生成,有利于水泥石的氯离子物理吸附和化学结合。

不同余氯监测仪在泳池水中的应用研究

构建泳池水循环系统以模拟现场余氯监测,以哈希便携式余氯仪的测量值为基准,比较恒压式余氯传感器、隔膜式余氯传感器和DPD比色法在线监测仪的测量结果,找出最适合应用于泳池水余氯在线监测的仪表,并研究了导致3种余氯在线监测仪测量结果差异性的因素。结果表明,DPD比色法在线监测仪在测量准确性及稳定性上表现最好,最适合应用于泳池水余氯在线监测。泳池水中存在的结合氯引起恒压式余氯传感器测量结果偏高,水样高浊度引起隔膜式余氯传感器的测量稳定性变差。

矿物掺合料对硅酸盐水泥净浆氯离子结合能力的影响

以掺粉煤灰(FA)和粒化高炉矿渣粉(GGBS)的硅酸盐水泥净浆为研究对象,开展其在不同浓度NaCl溶液中的浸泡试验.通过硝酸银滴定、X射线衍射(XRD)和热力学模拟,分析了溶液中氯离子浓度和水泥净浆中各物相含量的变化特点.结果表明:GGBS和FA的掺入可降低溶液中氯离子浓度,提高水泥净浆的氯离子结合能力;且GGBS可提高水泥净浆中水化铝酸钙(AFm)相含量及其对氯离子的化学吸附能力;FA可提高水泥净浆中水化硅(铝)酸钙C-(A)-S-H凝胶的物理吸附能力,当FA掺量为40%时,其物理吸附能力达到最大.

矿物掺合料对海水中氯离子的结合能力

研究了0～50％粉煤灰净浆、0～65％矿渣净浆以及0～8％硅灰净浆在海水和NaCl两种溶液中的氯离子结合规律。结果表明：净浆在NaCl溶液中，其结合氯离子量为4．8～4．9mg Cl^-/g净浆；海水中存在的SO4^2-降低了Friedel盐的生成量，使净浆的结合氯离子量降低33%～46％。矿渣及0～35％的粉煤灰能提高净浆的氯离子结合能力，而硅灰的掺入降低了净浆的结合氯离子量。当矿渣和粉煤灰掺量为35％和15％时，净浆的结合氯离子量最大。随浸泡龄期延长，大掺量矿粉净浆的结合氯离子量会相应增加。最后，使用DTG和XRD技术研究了上述规律产生的微观机理。

西部氯盐渍土地区混凝土中氯离子结合能力研究

为研究西部氯盐渍土地区混凝土中氯离子结合能力,采用高浓度氯化钠溶液,进行了混凝土长期浸泡试验,对混凝土中结合氯离子含量分布规律、结合氯离子含量与自由氯离子含量的关系、氯离子结合能力随扩散深度和浸泡时间的变化规律,以及环境对氯离子结合能力的影响进行了研究。结果表明,结合氯离子含量沿扩散深度呈现出先增长后降低的规律,存在含量峰值,在同一扩散深度处,约为自由氯离子含量的56%。氯离子结合能力试验值沿扩散深度和浸泡时间呈波动变化规律,其值明显高于其他氯离子环境,受环境影响明显。

冻融对PVA纤维水泥基氯离子结合能力的影响

试验研究冻融对PVA纤维水泥基氯离子结合能力的影响.试验采用400mm×100mm×100mm的长方体试件,以质量分数为3.5%的氯化钠溶液作为侵蚀溶液,在荷载作用、氯盐侵蚀、冻融循环共同作用下,通过试验研究,理论分析,模型校验的方法,得到自由氯离子浓度与总氯子浓度和结合氯离子浓度之间的关系.试验结果表明:结合氯离子的浓度随着冻融次数的增加而增加,随着纤维掺量的变化没有明显的变化;结合氯离子浓度与自由氯离子浓度总体呈线性增长趋势,预测模型符合试验结果.该模型可用于实际试验中用来分析结合氯离子与自由氯离子的关系.

内掺氯盐对粉煤灰系硬化水泥水化行为的影响

为分析水泥浆中氯离子对水泥水化过程的影响,研究了不同氯离子浓度条件下水泥试件微观形貌和孔隙结构的变化规律,探讨了水泥水化过程中氯离子与水化产物的结合机理。结果显示:氯离子与水泥反应生成Friedel’s盐,可促进水泥的水化速率和进程;增加氯盐浓度可以促进水化;氯离子参与水化后C-S-H凝胶数量增加,AFt数量减少,1.3%氯离子浓度水泥较未掺氯盐C-S-H凝胶生成量增加18.62%,AFt生成量减少32.67%;掺加氯盐后水化产物之间联系密切,可减小水泥试件的孔隙率,细化孔径,增加微观结构的致密性。

纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响

混凝土孔溶液中的自由氯离子转化为结合氯离子可有效降低沿海、盐湖地区钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀程度。以纳米碳酸钙掺量和氯离子浓度为变量,研究了纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响,采用电位滴定法测定结合氯离子含量,根据氯离子等温吸附理论绘制结合氯离子与自由氯离子的拟合关系曲线来分析水泥石的氯离子结合能力,通过XRD和热重分析研究水泥石的氯离子结合机理。结果表明:纳米碳酸钙的掺入提高了水泥石的氯离子结合量,当其掺量达3%(质量分数)时,水泥石的氯离子总结合量最大;随着氯离子浓度的提高,掺纳米碳酸钙的水泥石氯离子结合量会相应增加;纳米碳酸钙的掺入可以加快水泥水化,促进C-S-H凝胶和Friedel’s盐的生成,有利于水泥石的氯离子物理吸附和化学结合。

矿渣掺量对混凝土氯离子结合能力的影响

用等温吸附法测定了混凝土在系列氯化钠(NaCl)溶液中的平衡氯离子(Cl-)浓度,计算了矿渣混凝土对Cl-的总结合能力、物理结合能力和化学结合能力,研究了矿渣掺量对混凝土Cl-结合能力影响的规律。结果表明:在固定水胶比和胶凝材料用量的情况下,随矿渣掺量的增加,混凝土对Cl-的总结合能力和化学结合能力的变化趋势是先升后降;混凝土对Cl-的物理结合能力的影响不大。混凝土具有最大Cl-结合能力时的矿渣掺量(质量分数)为40%。

粉煤灰混凝土的氯离子结合性能

采用干湿交替方式研究了粉煤灰混凝土的氯离子结合性能,得到了混凝土中自由氯离子含量和总氯离子含量的分布,探讨了粉煤灰对氯离子结合性能的影响,分析了氯离子结合性能随深度的变化规律.结果表明:粉煤灰的掺入提高了混凝土中的结合氯离子含量,但粉煤灰混凝土的氯离子结合率和相对氯离子结合系数均低于未掺粉煤灰混凝土,且两者均随着粉煤灰掺量的增加呈降低趋势;混凝土中结合氯离子含量随深度的增加呈先降低再升高的趋势;氯离子结合能力随深度的增加呈上升趋势并逐渐趋于平稳.

混凝土氯离子结合能力的影响因素规律性研究

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了水泥混凝土对C l-的结合能力,研究了暴露时间、水泥品种、水泥用量、水灰比和养护龄期对混凝土C l-结合能力的影响。结果表明:混凝土C l-结合能力与暴露时间无关;与硅酸盐水泥混凝土相比,抗硫酸盐硅酸盐水泥混凝土的氯离子结合能力要高出66%,而普通硅酸盐水泥混凝土要高出10%;水灰比越小,混凝土对氯离子的结合能力越强;混凝土的C l-结合能力随着养护龄期的延长而不断增强。

矿物掺合料对水泥浆体氯离子结合性能的影响

通过计算净浆对外渗氯离子的总结合能力、化学结合能力和物理吸附能力,研究了粉煤灰、矿粉、硅灰三种矿物掺合料的掺量和养护龄期对水泥浆体氯离子结合能力的影响。结果表明:随着矿物掺合料掺量的增大,粉煤灰净浆的氯离子结合能力呈上升趋势,矿粉净浆的氯离子结合能力则是先上升后下降,在掺量达到40%时,其结合氯离子的能力最强;而硅灰净浆的氯离子结合能力则降低。随着养护龄期的延长,净浆的总结合能力和化学结合能力均下降,物理吸附能力则增强。

玻璃粉对粉煤灰复合硬化水泥浆氯离子结合能力影响

就玻璃粉对粉煤灰复合硬化水泥浆氯离子结合能力影响进行了研究。首先对0~70%粉煤灰取代量的复合硬化水泥浆在90 d内的氯离子结合性能进行了研究。其次,采用玻璃粉与粉煤灰1∶4的比例以二者混合粉体替代水泥,玻璃粉替代量为0~8%,对玻璃粉-粉煤灰-水泥体系硬化浆体氯离子固定能力进行了研究。并通过XRD物相分析对氯离子结合机理进行了分析。结果表明,在粉煤灰复合水泥硬化浆体中,随粉煤灰对水泥取代量的增大,在不同龄期时,氯离子结合量出现极大值,且该极大值随龄期增长向小取代量方向移动。玻璃粉在粉煤灰复合水泥浆中的加入,有使硬化水泥浆氯离子结合能力降低的趋势。但根据XRD的结果,无论是粉煤灰复合水泥浆还是玻璃粉和粉煤灰复掺的硬化水泥浆,其Friedel盐含量和组成及龄期的关系均和氯离子结合量和同类因素的关系不一致。推测物理吸附对上述两种体系氯离子结合量随组成与龄期变化的规律有更大的影响。