水泥结合氯离子能力测试方法与影响因素研究

摘要

氯盐是引起混凝土钢筋锈蚀的一个重要因素，在水泥混凝土中氯离子以结合态和自由态两种形式存在，只有自由态氯离子能引起钢筋的侵蚀，即结合态的氯离子越多，氯离子对钢筋的腐蚀作用越小。水泥对氯离子的结合能力受诸多因素的影响，如水泥种类、辅助胶凝材料、碳化、氯盐、硫酸盐等，因此，本文重点之一是研究影响水泥氯离子结合能力的因素，尤其是硫酸盐。由于水泥中硫酸盐的种类以及存在形式较为复杂，论文主要以硫酸钠（N）、硫酸钾(K)、硫酸钾钠(KN)、硫酸钾钙(KC)、二水石膏(CH)、硬石膏(C)和对水泥有特殊腐蚀作用的硫酸镁(M)为代表，研究硫酸盐对水泥结合氯离子能力的影响及硫酸盐对水泥结合氯离子后水泥强度和孔隙液pH的影响。
　　研究水泥对氯离子的结合能力，重要的是准确测定氯离子浓度。比较佛尔哈德法和莫尔法两种测试氯离子的方法，佛尔哈德法更适合。但由于在水泥存在的条件下，影响因素较为复杂，所以需对佛尔哈德法进行优化，以满足实验结果的准确性和精密度；采用优化后的佛尔哈德法，测试掺入不同种类和不同掺量硫酸盐的水泥中的总氯离子浓度和自由氯离子浓度，通过计算结合态氯离子含量反映水泥结合氯离子的能力。系统主要研究内容为：硫酸盐对水泥结合氯离子能力的影响；水泥结合氯离子后对水泥性能的影响；硫酸盐对水泥结合氯离子后水泥性能的影响。并采用XRD和电化学阻抗谱微观测试技术来解释水泥的宏观性能。
　　研究发现：硫氰酸铵法测试水泥中氯离子含量的准确性比莫尔法高，但硫氰酸铵法中存在试验耗时过多、测试结果不精确的弊端。通过调整试验操作，试剂浓度的大小和标定试剂浓度，对硫氰酸铵法进行优化，以解决测试过程中耗时过多和测试结果准确度和精密度不高的问题。同时调整配制硫酸铁铵指示剂的步骤来解决滴定终点不宜判断的问题。优化后的硫氰酸铵法，操作步骤简单，试验时间短，滴定终点清晰，同时，测试结果的准确度和精密度高，适合水泥中氯离子含量的测试。
　　研究氯离子浓度对水泥结合氯离子能力的影响发现，在一定的氯离子浓度范围内，掺入水泥中氯离子浓度越大，水泥对氯离子的结合能力越大。在水泥中掺入1％和0.4%的氯离子，随着氯离子浓度增大，水泥对氯离子的结合能力增大；在不同种类相同掺量（指三氧化硫的含量）硫酸盐的水泥中分别掺入1%和0.4%的氯离子，氯离子浓度越高，水泥对氯离子的结合能力越大，而且随着龄期的增加，水泥结合氯离子能力也增加。
　　硫酸盐也是影响水泥结合氯离子能力的重要因素。研究发现：不同种类的硫酸盐对水泥结合氯离子能力的影响不同，一般规律是与碱土金属硫酸盐（CH、C和M）相比，碱金属硫酸盐（N、K、KN和KC）对水泥结合氯离子能力的负面影响更大，碱金属硫酸盐复盐（KN）比碱金属硫酸盐（N、K）的负面影响大，硫酸镁比天然硬石膏和二水石膏的负面影响大；同种类不同掺量的硫酸盐对水泥结合氯离子能力的影响亦不同，随着硫酸盐掺量的增加，水泥对氯离子的结合逐渐降低，降低的程度随着硫酸盐种类的不同而不同；掺同种类同掺量的硫酸盐的水泥，对氯离子的结合能力随着龄期的增加而增加。

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英文摘要

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1 绪 论

1.1 引言

1.2水泥结合氯离子能力测试方法

1.3 影响氯离子结合的因素

1.4 论文的提出和研究内容

2 原材料与试验方法

2.1 试验原材料

2.2 试样的制备

2.3 试验方法

3 水泥结合氯离子能力测试方法的优化

3.1测试氯离子含量的方法

3.2 氯离子测试过程中存在的问题

3.3 氯离子测定方法的优化

3.4优化后的氯离子测试方法可靠性评价

3.5 本章小结

4 影响水泥结合氯离子能力的主要因素

4.1水泥结合氯离子的机理

4.2硫酸盐对水泥结合氯离子能力的影响

4.3氯离子浓度对水泥结合氯离子能力的影响

4.4 硫酸盐对水泥结合氯离子后性能的影响

4.5 硫酸盐对水泥结合氯离子微观结构的影响

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录

B作者在攻读学位期间参与的科研项目