盐类环境中硬化混凝土界面区的组成和结构

摘要

界面过渡区(ITZ)对混凝土的性能影响很大。在盐类环境中，盐离子通过多种作用侵入混凝土内部，引起ITZ的变化并腐蚀混凝土。研究盐类环境中ITZ的组成和结构，有助于认识混凝土盐腐发生的机理。 本文选取活性和非活性骨料成型混凝土试件并在28d时浸泡在不同浓度的硫酸钠和氯化钠溶液中至90d。采用SEM观察界面过渡区微观形貌，采用SEM-BSE观察垂直于界面方向上的元素分布情况，采用XRD分析浆体-骨料界面上的晶体组成和结构，并从孔结构理论、界面理论、表面物理化学理论和吸附理论的角度解释元素分布和界面产物变化的机理 研究表明，浸泡在氯化钠和硫酸钠溶液中的活性和非活性骨料混凝土在垂直于界面方向上元素呈不同程度的梯次富集。靠近骨料的低钙硅比C-S-H凝胶作为第一层，在吸引离子运动靠近的同时，部分Al3+在低钙硅比C-S-H凝胶外侧发生固溶形成C-A-S-H为第二层。转变成C-A-S-H的凝胶吸附力增强后又在其外侧吸附大量Na+(或其他离子)形成第三层。硫酸钠溶液中的试件界面区形貌受到溶液浓度影响较为明显。高浓度硫酸钠环境下，钙矾石晶粒尺度明显大于低浓度下晶粒尺度，并且在界面附近很难发现Ca(OH)2。在硫酸钠溶液试件的界面区有八面沸石和柱沸石生成。氯化钠溶液试件的界面区都发现Frediel盐。界面区晶体形貌也受到溶液浓度的影响，氯盐浓度降低，F盐的数量和尺度都相应变小，并且随着F盐的减少界面周围氢氧化钙的数量大幅增加。在混凝土试件中添加氯化钠与添加氢氧化钠具有相同增加碱度效果。 ITZ的这些变化，有助于解释混凝土在盐类环境中的各种性能变化，特别是混凝土盐类腐蚀以及盐类引起的碱骨料反应的作用机理。

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致谢

第1章引言

1.1研究的目的和意义

1.1.1界面结构研究是现代高性能混凝土发展的关键

1.1.2盐对混凝土性能影响的重要性

1.1.3研究界面区组成与结构的必要性

1.2国内外研究现状

1.2.1盐溶质的运移

1.2.2盐对已硬化混凝土的物理侵蚀作用

1.2.3盐对已硬化混凝土的化学侵蚀作用

1.2.4混凝土ITZ盐腐防护研究

1.3主要研究内容

第2章试验原材料及试验方案

2.1原料性能及相关指标

2.2试验方案

2.2.1试验方案设计

2.2.2试件的成型尺寸和方法：

2.3试验方法及主要仪器设备

2.3.1 XRD

2.3.2 SEM

2.3.3 SEM-BSE

2.4试样准备

第3章盐类对已硬化混凝土界面区元素分布的影响

3.1硫酸盐对元素分布的影响

3.1.1试件宏观现象

3.1.2溶液浓度对元素分布的影响

3.1.3骨料性质对元素分布的影响

3.2氯盐对元素分布的影响

3.2.1溶液浓度对元素分布的影响

3.2.2骨料性质对元素分布的影响

3.2.3本章小结

第4章盐类对已硬化混凝土界面区组成的影响

4.1硫酸钠对界面区形貌的影响

4.2氯化钠对界面区形貌的影响

4.3本章小结

第5章盐类对已硬化混凝土界面区结构的影响

5.1硫酸盐对界面结构的影响

5.1.1界面宽度

5.1.2界面孔结构

5.1.3界面晶体结构

5.2氯盐对界面结构的影响

5.2.1界面宽度

5.2.2界面孔结构

5.2.3界面晶体结构

5.3本章小结

第6章盐类对混凝土组成和结构影响的机理分析

6.1表面吸附理论概述

6.2界面现象原因分析

6.2.1孔结构变化

6.2.2元素富集迁移

6.2.3界面产物变化

第7章研究结论与展望

7.1结论

7.2展望

7.3创新点

参考文献