水泥水化产物抗海水侵蚀机理研究

摘要

随着国家对海洋资源和海疆安全越来越重视，海洋工程大量兴建，混凝土作为海洋工程的基本结构材料其稳定性非常重要，不同于陆地环境，海水中存在大量的离子，其中有些对混凝土材料具有较强的腐蚀作用，本文针对海水中三种主要侵蚀离子:Cl-、Mg2+和SO42-，根据其侵蚀机理不同分别进行实验研究。
　　通过C3A、AFm与AFt之间相互转化的关系，以及转化条件进行研究，首先进行了热力学理论分析，提出物质转化的理论基础;然后进行实验验证，包括通过高温炉煅烧制成纯度较高的C3A，进行转化实验，并对得到的试样进行XRD和SEM微观分析，结果证明:无论是热力学理论分析还是实际操作实验C3A与AFm可以在Cl-存在的环境下转化为Fridel's盐，而热力学理论分析AFt并不能与Cl-反应生成Fridel's盐或者三氯铝酸盐，但是实验得到的XRD衍射图谱中却发现了Fridel's盐的存在，推测原因是钙矾石转化过程中不够彻底，还存在一定量的C3A或者AFm，或AFt与AFm存在一个动态平衡，他们之间可以相互转化。
　　对于Mg2+和SO42-，本文进行了水泥胶砂试件浸没于侵蚀离子溶液中不同龄期的腐蚀实验，然后对各腐蚀龄期胶砂试块进行了力学性能测试（抗折、抗压），然后对净浆试样进行XRD、SEM、BET等微观测试，结合微观和宏观分析了不同侵蚀离子对于不同水泥混凝土的侵蚀机理。结果证明普硅水泥在面对Mg2+和SO42-侵蚀的时候表现很差;矿渣水泥抗Mgz+侵蚀能力表现较差，而抗SO42-侵蚀能力相对普硅水泥要好一些;超硫酸盐水泥相较于矿渣水泥拥有更好的抗Mg2+和SO42-侵蚀能力;硫铝酸盐基水泥由于其独特的水化特性，在Mg2+和SO42-侵蚀的环境下，强度保持好，抗侵蚀能力也相对更好，自配硫铝酸盐A型和自配硫铝酸盐B型水泥从微观以及宏观相比较差别不大。纵向比较几种水泥抗侵蚀能力，自配A型=自配B型＞超硫酸盐水泥＞矿渣水泥＞普硅水泥。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 海水对混凝土侵蚀破坏原理的分析

1．2．1 氯离子腐蚀

1．2．2 镁离子腐蚀

1．2．3 硫酸根离子腐蚀

1．2．4 混凝土的中性化

1．2．5 浸析作用和结晶作用

1．2．6 海洋生物的腐蚀

1．3 国内外对提高混凝土抗侵蚀性能的措施

1．3．1 选用合适的胶凝材料

1．3．2 减少混凝土中易被侵蚀的物质含量

1．3．3 提高密实度、改善孔结构和降低孔隙率

1．3．4 掺加聚合物

1．4．1 普通硅酸盐水泥

1．4．2 矿渣水泥和石膏矿渣水泥

1．4．3 硫铝酸盐水泥

1．5 本课题的研究内容及意义

1．5．1 本课题的研究内容

1．5．2 本课题的研究意义

第二章 AFm、AFt和Fridel’s盐转化热力学分析及实验

2．1 氯离子固化机理

2．1．1 AFm，AFt，Fridel’s盐三种复盐的性质

2．1．2 氯离子固化

2．2 热力学分析

2．3 三盐转化实验

2．3．1 实验原料

2．3．2 实验仪器

2．3．3 实验方案

2．4 XRD图谱分析

2．4．1 C3A

2．4．2 C3A+石膏→AFm(1：1)

2．4．4 C3A+CaCl2→Fridel’s盐(1：1)

2．4．5 C3A+CaCl2→三氯铝酸盐(1：3)

2．4．6 AFm+CaCl2→Fridel’s盐(1：1)

2．4．7 AFt+CaCl2→三氯铝酸盐(1：3)

2．5 本章小结

第三章 水泥胶砂、净浆快速腐蚀实验

3．1 实验流程及内容介绍

3．1．1 实验流程

3．1．2 原材料

3．1．3 侵蚀离子溶液配制

3．1．4 水泥配比及用料计算

3．1．5 实验仪器

3．1．6 水泥胶砂试件的制备及成型

3．1．7 养护

3．1．8 腐蚀实验

3．1．9 力学性能检测

3．2 各种水泥的抗侵蚀能力

3．2．1 普通硅酸盐水泥抗侵蚀能力

3．2．2 矿渣水泥抗侵蚀能力

3．2．3 超硫酸盐水泥抗侵蚀能力

3．2．4 硫铝酸盐水泥抗侵蚀能力

3．2．5 自配A型水泥(硫铝酸盐)抗侵蚀能力

3．2．6 自配B型水泥(硫铝酸盐)抗侵蚀能力

3．3 本章小结

第四章 结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的成果

致谢