无机矿物聚合物混凝土渗透及钢筋锈蚀性能的研究

摘要

作为一种新型的建筑材料，无机矿物聚合物不仅兼有水泥、陶瓷及有机高聚物的优良性能，同时还兼具“绿色”、“节能”两大优点，因此越来越受到国内外学者的重视，有着很重要的研究价值和显著的经济效益及社会效益。本文研究无机矿物聚合物混凝土的耐久性问题，以期在实际工程中能够部分或全部取代硅酸盐水泥，应用于普通工程，得到大面积的推广和应用，减少因硅酸盐水泥工业生产带来的大气污染和温室效应等环境问题。
　　本文以矿渣和偏高岭土为主要原材料，在低模数水玻璃碱激发剂作用下制备无机矿物聚合材料，并以无机矿物聚合材料作为胶凝材料制备无机矿物聚合物混凝土。研究偏高岭土活性和无机矿物聚合物组成对净浆和混凝土强度的影响，分别用电通量法和钢筋锈蚀质量损失研究无机矿物聚合物混凝土的氯离子渗透性能和钢筋锈蚀性能。
　　研究结果表明：在不同温度下煅烧高岭土，研究偏高岭土活性对无机矿物聚合物净浆强度的影响。随着煅烧温度的升高，偏高岭土的活性逐渐增大，在750℃时，偏高岭土的活性最大。煅烧温度过低，高岭土未完全活化；煅烧温度过高，偏高岭土发生重结晶现象，失去部分或全部活性。无机矿物聚合物抗压强度与偏高岭土活性成正比，活性最大时无机矿物聚合物抗压强度同时达到最大。
　　组成对无机矿物聚合物混凝土抗压强度的研究结果表明，无机矿物聚合物净浆和混凝土抗压强度均随着n(SiO2)/n(Al2O3)、n(Na2O)/n(Al2O3)的增加而呈现先增加后减小的趋势。在保证浆体流动性的前提下，随着n(H2O)/n(Na2O)的增加而减小。当原材料中n(SiO2)/n(Al2O3)=4.1，n(Na2O)/n(Al2O3)=0.5和n(H2O)/n((Na2O)=26时，混凝土28d抗压强度达到89.6MPa。
　　氯离子渗透性能研究结果表明，无机矿物聚合物混凝土抗氯离子渗透性能随着n(SiO2)/n(Al2O3)的增大先减小后增大；随着n(Na2O)/n(Al2O3)的增大而增大；随着n(H2O)/n((Na2O)的增大而减小。通过多元线性研究建立了无机矿物聚合物混凝土28d氯离子扩散系数D与无机矿物聚合物组成中X1(n(SiO2)/n(A12O3))，X2(n(Na2O)/n(Al2O3))，X3(n(H2O)/n((Na2O))之间的数学模型。
　　钢筋锈蚀试验结果表明，无机矿物聚合物混凝土钢筋锈蚀失重率及碳化深度，随着n(SiO2)/n(Al2O3)和n(H2O)/n(Na2O)的增大均呈现出先减小后增大的变化规律；随着n(Na2O)/n(Al2O3)的增大而减小。结合无机矿物聚合物混凝土的钢筋失重率及碳化深度情况，无机矿物聚合物最佳氧化物组成为n(SiO2)/n(Al2O3)=3.9，n(Na2O)/n(Al2O3)=0.3，n(H2O)/n(Na2O)=28，此时配制的无机矿物聚合物混凝土钢筋失重率为0.14％，碳化深度1.06mm。在相同的胶凝材料用量下，无机矿物聚合物混凝土的钢筋锈蚀失重率仅为普通混凝土的0.08倍，而碳化深度仅为普通混凝土的0.40倍。说明无机矿物聚合物混凝土耐钢筋锈蚀性能优干普通混凝土。