水泥混凝土含氯后一些水化特征研究

摘要

海洋环境下氯离子的侵入是导致钢筋混凝土结构破坏的主要原因之一，由此造成了巨大的资源浪费和经济损失，人们因此对混凝土的耐久性能也越来越关注。传统混凝土行业消耗巨大的能源、资源并存在严重的环境污染问题，矿物掺合料（工业副产品）的加入可使混凝土具有较优异的力学及耐久性能，并具有资源、能源和环保方面的突出优势。因此，研究氯离子在掺矿物掺合料混凝土中的分布、扩散行为对提高混凝土的抗腐蚀性能具有重要意义。本文针对不同养护龄期、掺不同矿物掺合料、水胶比为0.35和0.50的混凝土及水胶比为0.40的砂浆进行快速氯离子渗透试验，分析混凝土内部不同扩散深度中的各类氯离子的分布情况及其影响因素；通过测量水胶比为0.35、含有氯盐及不含氯盐的混凝土浆体的化学结合水和水化产物钙矾石的含量，并测量水胶比为0.40的砂浆的化学结合水进行比较，探讨了混凝土水化浆体的性质在氯离子的影响下的变化规律，以此研究氯离子在混凝土中的行为规律。实验结果表明：
　　 (1)W/B为0.35比W/B为0.50的各配比混凝土具有更优的抗氯离子渗透性能。单掺矿渣、双掺粉煤灰和矿渣及单掺15％粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性能优于普通混凝土。在不考虑矿物掺合料种类、掺量及水胶比的条件下，养护龄期越长，混凝土的抗氯离子渗透性能力就越强。
　　 (2)在水化早期，单掺矿渣砂浆和单掺矿渣混凝土的抗氯离子渗透性能分别高于单掺粉煤灰砂浆和单掺粉煤灰混凝土的抗氯离子渗透性能。水化后期，四者的抗氯离子渗透性能的差别明显减小；不考虑混凝土的水胶比及养护龄期的影响，单掺粉煤灰30％时，混凝土的固化氯离子的数量达到最大。
　　 (3)探索了氯离子选择性电极法中的直接电位法测量溶液中的氯离子含量，选择性电极电位读数与待测标准溶液的离子浓度之间吻合能斯特方程并具有很高的相关性。由于电位读数具有时效性，最终导致测量值与真实值随时间变化而波动较大。采用Rittner与Ma测量技术法测量氯离子标准溶液时能很好地解决测量值与实际值之间由于电位读数具有时效性而导致测量值波动较大的问题，但此法在测量样品试液时，电位读数不稳定，其原因尚未明了。
　　 (4)采用改进的弗尔哈德法测定混凝土中氯离子含量，W/B为0.35和0.50的各混凝土样品的自由氯离子、总氯离子和固化氯离子的含量均随着扩散深度的增加而减小，自由氯离子和总氯离子含量呈现一致的变化趋势，而固化氯离子含量扩散到一定深度时氯离子含量便趋于平衡。各组混凝土样品的自由氯离子、总氯离子和固化氯离子的含量随着养护龄期的延长而减少。90天养护龄期时，各组混凝土样品的氯离子含量除第一层扩散深度处的差别较大，其余各层的氯离子含量差别不大。说明当养护龄期足够长时，混凝土的抗氯离子渗透性能主要与养护龄期相关，与是否掺矿物掺和料的关系不明显。
　　 (5)混凝土浆体、砂浆浆体的化学结合水量随着龄期的延长而增加；在试验的养护龄期内，不同类别混凝土浆体的化学结合水量的顺序分别为：不掺矿物掺合料试样的化学结合水＞单掺矿渣的＞单掺粉煤灰的，养护后期各试样的化学结合水量差距最小；水化早中龄期、掺合料总量相差不超10％时，双掺试块浆体的化学结合水量介于矿渣试块样品和粉煤灰试块样品之间；混凝土浆体试样的化学结合水量大于砂浆的；经过快速氯离子渗透试验的混凝土浆体的化学结合水量与未经过快速氯离子渗透的混凝土浆体的规律相似，且经过快速氯离子渗透试验的混凝土浆体的化学结合水量大于未经过试验的。
　　 (6)早龄期时，不含氯盐的混凝土浆体的钙矾石含量大于含氯盐的混凝土浆体。