硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl-结合能力的研究进展

氯离子(Cl^(-))引起的锈蚀是影响钢筋混凝土使用寿命的主要问题。硅酸盐水泥-富铝材料(粉煤灰、矿渣等)复合体系可以有效结合Cl^(-),提高钢筋混凝土抵抗Cl^(-)侵蚀的能力,成为当前的研究热点。然而,现有研究对硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl^(-)结合能力的横向对比较为缺乏。本文首先介绍了Cl^(-)在水泥体系中的结合机理,重点总结了不同硅酸盐水泥-富铝材料复合体系的Cl^(-)结合能力,并以Al_(2)O_(3)含量作为主要变量横向对比了现有研究中复合体系的Cl^(-)结合能力。同时,阐述并分析了影响复合体系Cl^(-)结合能力的多方面因素。最后,为后续研究提供了更为准确地衡量与对比多种硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl^(-)结合能力的参考方案,同时为设计新型高性能硅酸盐水泥-富铝材料复合体系提供理论基础。

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。

高盐脱硫废水水泥化固定基础实验研究

通过正交实验分析了固化体的最佳质量配比,研究了掺不同水样对固化体性能的影响,并采用浓缩脱硫废水作为掺和物,研究了固化体对结合Cl-能力的影响。结果表明:固化体的最佳质量配比为m(水泥):m(粉煤灰):m(高盐水):m(河砂)=0.97:0.17:0.60:0.98;水中Cl-与水泥中铝酸三钙相生成的Friedel's盐能提高固化体抗压强度;浓缩脱硫废水中的硫酸盐会导致结合Cl-能力下降,Cl-浸出率升高;固化体中自由Cl-质量分数较高,可用作无钢筋材料或路缘石等。

燃煤电厂高盐脱硫废水固化基础实验

脱硫废水零排放背景下,常规的蒸发和结晶工艺无法有效避免二次污染,提出了一种脱硫废水烟气浓缩及水泥化固定的技术路线。在烟气浓缩塔中,利用部分电除尘器后的烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩,浓缩后的脱硫废水与水泥、粉煤灰等材料拌合后制得固化体,从而实现污染物的水泥化固定。实验将模拟高盐水与水泥、粉煤灰和河砂拌合,制得固化体,养护至特定龄期后,对其抗压强度和结合氯离子能力进行检测。通过控制单变量的方法,实验探究了不同组分材料的配比对固化体的抗压强度和结合氯离子能力的影响,并利用XRD对固化体粉末进行了产物表征。结果表明:在水泥配比为1.08时固化体的抗压强度最高,粉煤灰配比大于0.25后固化体的抗压强度提升明显,模拟高盐水配比越大,固化体的抗压强度越低,河砂量对固化体的抗压强度影响小。实验中制得的固化体在养护28 d后,其抗压强度值在30 MPa以上,能达到《混凝土路缘石》标准中路缘石的最低抗压强度要求。随着水泥配比的增大,固化体的结合氯离子能力增大21.7%,且受水泥水化所需水量的限制,其增大趋势渐缓;由于粉煤灰在水化过程中的产物与氯离子生成的Friedel’s盐量较少,随着粉煤灰配比的增大,固化体的结合氯离子能力仅增大4.9%。XRD的结果验证了水泥固化过程中Friedel’s盐的存在。

外部氯盐环境对混凝土氯离子结合能力的影响

用自然扩散法测定混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算不同种类混凝土对Cl-的结合能力,研究环境介质的种类及其氯离子浓度对混凝土氯离子结合能力的影响。结果表明,环境介质的成分越复杂、浓度越高、其他离子越多,普通混凝土对氯离子的结合能力越弱,掺矿物掺合料的混凝土与此规律基本相同。其中,以3.5%NaCl溶液为基准,普通混凝土、粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、矿渣混凝土在(3.5%NaCl+5%MgSO4)溶液中的氯离子结合能力分别降低38%、36.7%、36%、51.7%,在青海盐湖卤水中则降低更多,分别达到58%、64.7%、74.9%、62.1%。因此,在成分复杂、浓度较高的氯盐环境中,应该考虑混凝土对氯离子结合能力的弱化作用。