水泥砂浆中氯离子溶出行为及影响因素的研究

摘要

钢筋腐蚀是引起钢筋混凝土耐久性降低的最重要原因之一，而氯盐是导致钢筋腐蚀的最主要的因素之一，当混凝土孔溶液中游离态的氯离子达到一定的临界浓度时，钢筋表面钝化膜被破坏而遭受腐蚀，因此研究水泥砂浆中的氯离子溶出行为对于提高混凝土耐腐蚀性具有重要作用。本文主要对不同水胶比、不同矿物掺合料、不同养护龄期的砂浆试块进行快速氯离子渗透，并对完成氯离子渗透的砂浆进行静态和动态溶出实验，分析砂浆中氯离子在静态和动态溶出过程中行为规律，及影响砂浆氯离子溶出行为的因素，同时采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其进行微观结构、晶体组成和类型变化分析，研究水化进程对砂浆氯离子溶出行为的影响。结果表明：
　　 (1)采用传统竖直成型方法对水胶比为0.50的砂浆试块成型时，砂浆试块成型后内部集料与胶凝材料分布不均匀，而使用转动装置对水胶比为0.50的砂浆试块成型时，成型后的砂浆内部集料与胶凝材料分布均匀，且转动装置的转速为0.1 r/min时，此转速下成型的砂浆内部孔结构分布相对比较致密。
　　 (2)在快速氯离子渗透实验中，水胶比减小，养护龄期延长，以及矿物掺合料的添加及掺量的增大，砂浆的抗氯离子渗透能力增强，且养护龄期比水胶比、矿物掺合料的添加具有更加显著的效果。
　　 (3)水泥砂浆中的氯离子在静态和动态溶出过程中，都发生了固化氯离子再溶出形成了可溶性的氯离子的现象，且可溶性氯离子含量与溶出平衡时的氯离子含量有关，溶出平衡时的氯离子含量越大，固化氯离子再次溶出形成可溶性氯离子的含量越大。
　　 (4)水胶比、养护龄期及矿物掺合料均对砂浆静态和动态溶出行为有影响；水胶比越小，养护龄期越长，矿物掺合料的添加以及掺量的增加，都不改变砂浆氯离子溶出的总体变化规律，但降低了溶出的起始氯离子含量和溶出平衡时的氯离子含量，提高了砂浆的氯离子固化能力；养护龄期的延长对溶出平衡时的氯离子含量影响最大，矿物掺合料次之，水胶比对其的影响最小。
　　 (5)在不同的扩散深度下，砂浆氯离子的溶出行为具有相同的变化规律，且溶出的起始氯离子含量随着扩散深度的增加而不断减小，但对砂浆溶出平衡时的氯离子含量几乎没有影响。
　　 (6)通过对水泥砂浆微观结构、晶体组成和类型变化分析，矿物掺合料的火山灰活性及养护龄期的增加，可以使浆体水化更加充分，降低水化产物AFt和Ca(OH)2晶体的含量，生成更多的水化产物，提高了Friedel's盐的含量，从而使得砂浆内部结构更加均匀致密，有效降低了砂浆中的氯离子在静态、动态溶出过程中溶出平衡时的含量。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 氯离子侵蚀混凝土锈蚀钢筋的机理

1.2.1 破坏钝化膜

1.2.2 形成“活化-钝化”腐蚀原电池

1.2.3 去极化作用

1.2.4 导电作用

1.3 研究现状

1.3.1 氯离子在混凝土中分布研究现状

1.3.2 混凝土中氯离子含量测定方法

1.3.3 水化产物对混凝土中氯离子行为的影响研究

1.4 本课题研究内容及意义

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究意义

第二章 实验原材料及方法

2.1 实验原材料

2.1.1 水泥

2.1.2 矿物掺合料

2.1.3 细骨料

2.1.4 减水剂

2.1.5 实验用水

2.2 砂浆配合比设计

2.3 砂浆的制备及养护

2.3.1 低水胶比的砂浆试块成型

2.3.2 高水胶比的砂浆试块成型

2.3.3 砂浆试块的养护

第三章 水胶比为0.50砂浆试块成型方法及水泥砂浆快速氯离子渗透研究

3.1 实验仪器

3.2 实验方法

3.2.1 水胶比为0.50砂浆试块的不同成型方法

3.2.2 水泥砂浆快速氯离子渗透

3.3 结果与讨论

3.3.1 不同成型方法对水胶比为0.50砂浆试块均匀性的影响

3.3.2 水泥砂浆抗氯离子渗透性能

3.4 小结

第四章 水泥砂浆中氯离子静态溶出行为

4.1 实验仪器

4.2 实验方法

4.2.1 样品制备

4.2.2 水泥砂浆中游离态氯离子含量测定

4.2.3 水泥砂浆中氯离子静态溶出

4.2.4 氯离子选择性电极法测定氯离子含量

4.3 结果与讨论

4.3.1 水泥砂浆中氯离子在静态溶出过程中的溶出行为

4.3.2 水泥砂浆氯离子静态溶出行为的影响因素

4.4 小结

第五章 水泥砂浆中氯离子动态溶出行为及影响因素的研究

5.1 实验仪器

5.2 实验方法

5.2.1 样品制备

5.2.2 水泥砂浆中氯离子动态溶出

5.2.3 氯离子选择性电极法测定氯离子含量

5.3 结果与讨论

5.3.1 水泥砂浆中氯离子在动态溶出过程中的溶出行为

5.3.2 水泥砂浆氯离子动态溶出行为的影响因素

5.3.3 水泥砂浆中氯离子静态溶出与动态溶出行为的比较

5.4 小结

第六章 水泥砂浆水化进程对氯离子溶出行为的影响

6.1 实验仪器

6.2 实验方法及步骤

6.3 结果与讨论

6.3.1 扫描电子显微镜分析(SEM)

6.3.2 X射线衍射分析(XRD)

6.4 小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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