GGBS水泥基复合材料抗硫酸盐型酸雨侵蚀性能的研究

摘要

酸雨污染是全球的环境污染问题，也会对水泥基材料的性能产生破坏作用。本文结合“佛山一环工程中桥梁混凝土性能遭受酸雨侵蚀性破坏分析及改善措施研究”项目，通过模拟我国典型酸雨的酸度和离子组成，配制了硫酸盐型的模拟酸雨，采用20℃左右条件下净浆和砂浆浸泡干湿循环加速腐蚀试验，通过对腐蚀后试件的外观观察和强度、质量、中性化深度等的测试，探讨掺矿渣粉(GGBS)水泥基复合材料受模拟酸雨侵蚀后的性能劣化规律；结合XRD与SEM微观分析和化学分析，揭示其侵蚀机理。同时结合优选出的最佳GGBS掺量制作混凝土试件进行喷淋干湿循环腐蚀试验，进一步研究其抗酸雨侵蚀性能。 试验结果表明：在模拟酸雨干湿循环侵蚀过程中，GGBS水泥基复合材料的外观颜色会变黄，干燥时，表面还可见白色结晶物，试件表面分层脱落，骨料裸露；试件的强度和质量先升高后降低，pH值和CaO含量不断下降，中性化深度一直增长；从整体性能上看，20％～30％矿渣粉的掺入对改善水泥基材料的抗酸雨侵蚀能力是有利的，同时也能显著改善混凝土的抗氯离子扩散性能；浸泡干湿循环试验和喷淋干湿循环两种加速腐蚀试验方法，其结果具有较好的一致性，就腐蚀速率而言，浸泡干湿循环腐蚀试验较快；水泥净浆、砂浆、混凝土三者之间的试验结果也有较好的一致性，砂浆试验可以表征大部分混凝土试验的试验结果。 热力学分析表明，在模拟酸雨条件下，硅酸盐水泥基材料的破坏是自发进行的，从根本上讲是不耐久的，但是适量矿渣粉的掺入在一定程度上能够延缓其腐蚀进程。由试验现象结合SEM和XRD微观分析表明：在腐蚀早期，SO<'2-><,4>的腐蚀作用占主导地位，其跟H<'+>溶解作用产生的Ca<'2+>反应生成膨胀性产物石膏(CaSO<,4>·2H<,2>O)，填充于孔隙之中可以使得试件质量和强度的增加，当腐蚀一段时间后，H<'+>的溶蚀破坏将逐渐占据主导地位，而SO<'2-><,4>的膨胀作用则会加剧试件的膨胀剥落。因此，GGBS水泥基材料的破坏是H<'+>溶蚀破坏和SO<'2-><,4>膨胀破坏共同作用的结果，H<'+>和SO<'2-><,4>的共同存在，加速了试件的腐蚀进程。在酸雨地区的混凝土材料，首先宜选用抗酸雨较好的水泥和矿物掺合料，并宜采用较低的水胶比。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2研究目的和意义

1.3混凝土酸雨侵蚀国内外研究现状

1.3.1酸雨侵蚀机理

1.3.2混凝土抗酸雨侵蚀的试验研究方法

1.3.3已有的试验研究成果

1.3.4混凝土受酸侵蚀程度使用的各种评价方法

1.3.5需要进一步研究的问题

1.4研究目标

1.5主要研究内容和研究方法

第二章GGBS水泥复合净浆抗硫酸盐型酸雨侵蚀试验研究

2.1原材料与试验方法

2.1.1原材料

2.1.2试验方法

2.2试验结果与讨论

2.2.1清水养护条件下水泥净浆强度变化规律

2.2.2模拟酸雨侵蚀条件下水泥净浆性能劣化规律

2.2.3 GGBS水泥基复合材料性能劣化机理分析

2.3小结

第三章GGBS水泥复合砂浆抗硫酸盐型酸雨侵蚀试验研究

3.1原材料与试验方法

3.1.1原材料

3.1.2试验

3.1.3评价指标

3.2试验结果与讨论

3.2.1矿渣粉对新拌砂浆性能的影响

3.2.2矿渣粉对清水浸泡养护试件的性能影响

3.2.3矿渣粉对经酸雨干湿循环侵蚀试件性能的影响

3.2.4 SEM观测和XRD分析

3.3小结

第四章混凝土抗硫酸盐型酸雨及氯离子扩散性能试验研究

4.1原材料

4.2试验

4.2.1试件制作与养护

4.2.2试件腐蚀

4.2.3性能测试

4.3试验结果与讨论

4.3.1混凝土的表面侵蚀

4.3.2混凝土的抗压强度发展规律

4.3.3混凝土的抗折强度发展规律

4.3.4混凝土的质量变化规律

4.3.5混凝土的中性化深度发展规律

4.3.6喷淋干湿循环和浸泡干湿循环腐蚀速率比较

4.3.7混凝土抗氯离子扩散性能测试

4.4小结

第五章结论与建议

5.1结论

5.2建议

参考文献

致谢

攻读硕士期间参与科研及论文发表情况