矿物掺合料对硬化水泥浆体抗钙溶蚀性能的影响

摘要

长期处于软水或酸性水等侵蚀性环境中的水泥基材料很容易发生钙溶蚀现象，使材料的物理、力学性能产生严重的劣化行为。水泥基材料的钙溶蚀是由扩散控制的过程，受材料的组成、微观结构及外部环境等的影响很大。考虑到矿物掺合料能够明显改善水泥基材料的钙溶蚀性能，本研究对掺加不同品种和掺量矿物掺合料、不同养护龄期的硬化水泥浆体的溶蚀性能展开了系统的研究，并借助于无损的X射线断层扫描技术(X-CT)对溶蚀进行了深入的分析。具体内容与结论如下:
　　1.分别研究不同掺量的粉煤灰(FA)及不同养护龄期(10个月和3年)对硬化水泥浆体在6 mol/L(6M)硝酸铵溶液加速溶蚀下抗溶蚀性能的影响。以称重法、X-CT法及超声波无损检测法分别测量溶蚀前后浆体的质量损失、溶蚀深度及相对动弹模量，得到:随着FA掺量的增加，相同溶蚀时间浆体的溶蚀量逐渐减少;FA掺量为30％时，硬化水泥浆体的溶蚀深度最小，为最佳掺量;X-CT灰度图像法在表征样品钙溶蚀量的变化程度时与称重法具有一致性;过量的FA会使材料的弹性模量下降。养护龄期越长，FA-硬化水泥浆体的溶蚀量和溶蚀深度均较小。
　　2.分别研究不同掺量的硅灰(SF)或粒化矿渣(SL)对硬化水泥浆体的抗溶蚀能力的影响。结果表明:SF掺量为30％时，浆体的溶蚀深度最小;SL的掺量越高，浆体的溶蚀深度越小。SF或SL的掺量越高，浆体的溶蚀量越低，溶蚀后的相对动弹模量较高，抗溶蚀能力提高。水胶比越大的浆体溶蚀深度也越大，溶蚀量越小。
　　3.基于X-CT的成像原理，在特定的X-CT扫描条件下，利用空气、去离子水、单晶硅、高纯铝和单晶石膏五种均质物质对水泥基材料中可能存在的物相的灰度值(GSV)进行标定，并定义了CT数的概念。为进一步定量分析水泥基材料中的各物相打下了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 水泥基材料钙溶蚀的研究现状

1．2．1 水泥基材料中的钙溶蚀现象与机理

1．2．2 钙溶蚀的试验方法

1．2．3 钙溶蚀的表征方法

1．2．4 钙溶蚀对水泥基材料微观结构的影响

1．2．5 水泥基材料中钙溶蚀的影响因素

1．2．6 水泥基材料的钙溶蚀模型

1．3 矿物掺合料及其在水泥基材料中的应用

1．4 本文的研究内容

第二章 原材料与研究方法

2．1 实验原材料

2．2 硬化水泥浆体的配比与制备过程

2．3 溶蚀实验方法

2．4 溶蚀损伤表征方法

2．4．1 称重法测质量损失

2．4．2 酚酞指示剂法

2．4．3 X-CT成像法

2．4．4 超声波无损检测法

2．4．5 MIP法

第三章 粉煤灰对硬化水泥浆体抗钙溶蚀性能的影响

3．1 引言

3．2 实验方案

3．2．1 样品配比和加速溶蚀实验

3．2．2 样品分析

3．3 实验结果与分析

3．3．1 不同掺量FA对硬化水泥浆体抗钙溶蚀性能的影响

3．3．2 养护龄期对不同掺量FA-硬化水泥浆体抗溶蚀性能的影响

3．4 小结

第四章 硅灰及粒化矿渣对硬化水泥浆体抗钙溶蚀性能的影响

4．1 引言

4．2 实验方案

4．3 实验结果与分析

4．3．1 不同掺量的SF或SL对硬化水泥浆体抗钙溶蚀性能的影响

4．3．2 MIP法表征浆体的孔结构

4．3．3 FA与SF、SL对硬化水泥浆体抗溶蚀能力的对比

4．3．4 水胶比对硬化水泥浆体抗溶蚀性能的影响

4．4 小结

第五章 基于X-CT对水泥基材料中各物相的灰度标定研究

5．1 引言

5．2 线吸收系数的物理意义及计算过程

5．3 实验与方法

5．3．1 材料

5．3．2 实验方法

5．4 结果与分析

5．4．1 参数A和B的确定

5．4．2 水泥基材料中主要物相的灰度值标定

5．4．3 标定方法及结果的通用性讨论

5．4．4 潜在应用

5．5 小结

第六章 结论

参考文献

致谢