矿粉对水泥基材料孔溶液中氯离子浓聚的影响

摘要

钢筋腐蚀引起的混凝土结构的破坏是全世界普遍关注的问题，而其中大部分由氯离子引起。氯离子可以通过内掺和外渗两种方式进入混凝土结构内部，溶解在孔隙溶液中逐渐渗透到达钢筋表面。一旦钢筋表面的氯离子浓度达到某一临界值，覆盖在表面的钝化膜被氯离子破坏，钢筋锈蚀就开始发生。尤其是在海工结构中，氯离子侵蚀引起的锈蚀发展非常的迅速。混凝土中的氯离子以三种形式存在，分别是物理吸附氯离子、化学吸附氯离子及自由氯离子，而实际引起混凝土中钢筋锈蚀的一般认为是自由氯离子。研究结果表明，使用孔溶液压滤得到的水泥基材料孔溶液中的氯离子浓度要高于试件浸泡液中的氯离子浓度，这种现象定义为氯离子浓聚。
　　高炉矿渣是一种细分散的硅质材料，作为一种常用的辅助性胶凝材料，部分取代水泥后，矿渣可以有效降低使用成本，改善混凝土的力学性能和耐久性。本研究围绕高炉矿渣对水泥基材料孔溶液中氯离子浓聚的影响以及浓聚对材料微观结构和电化学性能的影响展开:
　　通过压滤法得到不同矿粉掺量试件孔溶液中的氯离子浓度，研究矿粉掺量对水泥基材料氯离子浓聚系数的影响。结果表明，浸泡时间较短时，不同矿粉掺量（0％、20％、40％和60％）的试件孔溶液中氯离子的浓聚系数随矿粉掺量的增加逐渐减小。浸泡时间增加，掺入矿粉试件的氯离子浓聚系数增长速率明显大于未掺矿粉的试件。浸泡达到365天时，掺入矿粉的试件氯离子浓聚系数均高于未掺的试件。
　　通过比较不同养护龄期以及不同浸泡时间水泥基材料孔溶液氯离子浓聚系数的变化，研究了养护时间和浸泡时间对氯离子浓聚的影响，以及掺入矿粉之后影响规律的变化。结果表面，氯离子浓聚系数均随浸泡时间的增加呈现大致相同的趋势。早期，试件的浓聚系数随浸泡时间延长而增加。当达到某一值后，浸泡时间继续增长，浓聚系数变化趋于缓和，部分组别甚至出现了随浸泡时间增加浓聚系数小幅降低的情况。养护时间不同时，试件内部孔结构随养护时间的发展改变了浓聚系数随浸泡时间的变化趋势。养护时间增加，试件孔溶液的氯离子浓聚系数达到最大值所需的浸泡时间增加。同时，掺入矿粉之后，延后了孔溶液中氯离子浓聚系数达到稳定的时间。
　　研究拌合水中氯化钠的浓度和矿粉掺量对新拌水泥净浆Zeta电位的影响。随拌合水中氯盐浓度增加，新拌浆体的Zeta电位逐渐增大。矿粉的掺量增加时，新拌水泥浆体的Zeta电位值逐渐增大。
　　养护28天，在不同浓度氯盐溶液中浸泡56天和91天的硬化浆体试件Zeta电位值随浸泡液浓度升高逐渐减小。浸泡液浓度较低时，矿粉的掺入抑制硬化浆体Zeta电位的增加;随浸泡液浓度升高，矿粉对试件Zeta电位值的影响减小。孔溶液双电层中的Zeta电位值与氯离子浓聚系数之间存在线性关系。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 影响氯离子浓聚的因素

1．2．1 水胶比

1．2．2 矿物掺合料

1．2．3 浸泡液氯离子浓度

1．2．4 浸泡时间

1．2．5 阳离子类型

1．2．6 氢氧根离子浓度

1．2．7 碳化

1．3 动电现象

1．3．1 电泳

1．3．2 电渗

1．3．3 流动电势

1．3．4 沉降电势

1．4 氯离子浓聚的机理

1．4．1 双电层机理与模型

1．4．2 物理吸附

1．5 研究目的和意义

1．6 论文的内容

第2章 原材料及实验方法

2．1 主要原材料及其性能

2．1．1 硅酸盐水泥

2．1．2 矿粉

2．1．3 化学药品

2．2 实验配合比

2．3 孔溶液压滤

2．4 氯离子浓聚系数确定

2．5 热重分析

2．6 孔径分布测试

2．7 新拌水泥浆体的Zeta电位测试

2．8 硬化水泥浆体的Zeta电位测试

2．9 真密度测试

2．10 粒度分析

第3章 矿粉对氯离子浓聚的影响

3．1 前言

3．2 实验结果及讨论

3．2．1 矿粉掺量对孔溶液中氯离子浓聚系数的影响

3．2．2 养护时间对氯离子浓聚的影响

3．2．3 不同浸泡时间条件下矿粉对氯离子浓聚的影响

3．3 本章小结

第4章 孔溶液中氯离子浓聚与Zeta电位的关系

4．1 前言

4．2 实验结果及讨论

4．2．1 Zeta电位和双电层的计算

4．2．2 氯化钠溶液浓度对新拌水泥净浆Zeta电位的影响

4．2．3 氯化钠浸泡液浓度对硬化浆体Zeta电位的影响

4．2．4 氯离子浓聚系数与双电层Zeta电位的关系

4．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

供读学位期间发表的学术论文