严酷环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀机理研究
发布时间：2021-03-04 11:34
在西部高盐、高温差、低湿度和海洋高盐、高温、高湿的严酷环境下,混凝土材料与结构往往过早失效,尤其是半浸泡在卤水和海水中的桥墩和护坡等结构,造成了巨大的经济损失,严重制约海洋经济发展与西部大开发战略的实施。卤水和海水中含有大量硫酸根离子,而严酷环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀仍然是一个“混乱的世界”。因此,研究严酷环境下水泥基材料半浸泡侵蚀的劣化机理以及严酷环境因素对其损伤的影响机制是当前研究的主要内容,这一工作的开展对实现混凝土结构可预期寿命设计有重要的理论价值和实践意义。本文主要研究内容和成果如下:（1）严酷环境下水泥基材料半浸泡的劣化机理及影响机制本文研究了在不同温湿度环境中,不同水胶比和矿物掺合料的砂浆半浸泡在硫酸盐溶液中的损伤劣化全过程。结果表明,半浸泡在硫酸钠和硫酸镁溶液中的砂浆试件,其浸泡部分只受到化学硫酸盐侵蚀,而干燥部分同时受到化学和物理硫酸盐侵蚀。对硫酸钠半浸泡而言,干燥部分的物理侵蚀为其主要劣化机制。对硫酸镁半浸泡而言,浸泡部分的化学侵蚀为其主要劣化机制。湿度的降低,加速了砂浆干燥部分表面水分蒸发,使得硫酸根离子在干湿界面聚集形成过饱和溶液,产生结晶压力,加速了砂浆的破坏...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 硫酸盐侵蚀机理综述
1.2.2 严酷环境下水泥基材料的损伤劣化机理
1.2.3 表面处理对提升水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的影响
1.3 本文主要研究内容
第二章 材料性能与试验方法
2.1 原材料性能
2.1.1 胶凝材料
2.1.2 集料
2.1.3 水
2.1.4 表面防护材料
2.2 砂浆配合比设计及试件制备
2.2.1 配合比设计
2.2.2 成型与养护
2.2.3 试件预处理
2.3 砂浆基本性能
2.4 硫酸盐侵蚀试验方法
2.4.1 试验方法
2.4.2 严酷环境参数选择
2.4.3 试验方案
2.5 试验测试方法
2.5.1 硫酸根离子含量
2.5.2 硫酸盐劣化规律
2.5.3 微观测试
2.6 本章小结
第三章 硫酸盐半浸泡下砂浆侵蚀机理研究
3.1 硫酸盐半浸泡下砂浆的损伤劣化规律
3.1.1 硫酸盐半浸泡下砂浆中的硫酸根离子传输
3.1.2 硫酸盐半浸泡下砂浆的质量变化规律
3.1.3 硫酸盐半浸泡下砂浆的相对动弹性模量的变化规律
3.1.4 硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理
3.2 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.2.1 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.2.2 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.2.3 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.2.4 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.3 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.3.1 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.3.2 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.3.3 溶液浓度对半浸泡砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.3.4 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.4 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.4.1 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.4.2 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.4.3 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.4.4 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.5 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.5.1 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.5.2 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.5.3 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.5.4 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.6 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.6.1 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆外观形貌的影响
3.6.2 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.6.3 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.6.4 矿物掺合料对半浸泡砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.6.5 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.7 本章小结
第四章 温湿度循环下半浸泡砂浆的侵蚀机理研究
4.1 温湿度循环对硫酸钠半浸泡砂浆的损伤劣化的影响
4.1.1 湿度循环对半浸泡砂浆的损伤劣化规律的影响
4.1.2 温度循环对半浸泡砂浆的损伤劣化的影响
4.1.3 温湿度循环对半浸泡砂浆的损伤劣化的影响
4.2 温湿度循环下半浸泡砂浆的侵蚀机理
4.2.1 温湿度循环下半浸泡砂浆的损伤劣化规律
4.2.2 温湿度循环下半浸泡砂浆的机理分析
4.3 本章小结
第五章 表面防护对半浸泡砂浆物理侵蚀的影响
5.1 表面涂层砂浆半浸泡在硫酸钠溶液中的损伤劣化规律
5.1.1 外部形貌
5.1.2 半涂表面防护材料对对半浸泡砂浆损伤劣化规律的影响
5.1.3 全涂表面防护材料对半浸泡砂浆的损伤劣化规律的影响
5.1.4 表面涂层对半浸泡砂浆的损伤劣化规律的影响
5.2 表面涂层砂浆半浸泡在硫酸钠溶液中的侵蚀机理
5.2.1 腐蚀产物
5.2.2 孔隙率
5.2.3 X-CT结果
5.3 本章小结
第六章 半浸泡砂浆的硫酸根离子传输机理研究
6.1 固定温湿度下半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律
6.1.1 半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律
6.1.2 水胶比对硫酸根离子传输的影响
6.1.3 侵蚀性溶液浓度对硫酸根离子传输的影响
6.1.4 温度对硫酸根离子传输的影响
6.1.5 湿度对硫酸根离子传输的影响
6.1.6 矿物掺合料对硫酸根离子传输的影响
6.2 温湿度循环下半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律
6.3 表面防护对半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律的影响
6.4 本章小结
第七章 硫酸盐全浸泡下砂浆的侵蚀机理研究
7.1 砂浆全浸泡在硫酸盐中的损伤劣化规律
7.1.1 砂浆全浸泡与半浸泡在硫酸钠溶液中损伤区别
7.1.2 水胶比对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.1.3 侵蚀溶液对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.1.4 温度对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.1.5 矿物掺合料对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.2 砂浆全浸泡在硫酸盐溶液中的侵蚀机理
7.2.1 腐蚀产物
7.2.2 孔隙率
7.2.3 X-CT结果
7.3 本章小结
第八章 全文结论与展望
8.1 全文结论
8.1.1 严酷环境下水泥基材料半浸泡的劣化机理以及影响机制
8.1.2 表面防护对半浸泡砂浆物理侵蚀的影响
8.1.3 严酷环境下半浸泡砂浆中硫酸根离子的传输机理
8.1.4 严酷环境下砂浆全浸泡在硫酸盐溶液中的损伤劣化
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间发表论文
攻读博士学位期间发明专利
攻读博士学位期间参与科研项目
攻读博士学位期间参加国际博士课程
攻读博士学位期间获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土无机表面处理技术研究进展[J]. 史才军,汪越,潘晓颖,张健. 材料导报. 2017(13)
[2]硫铝酸盐水泥净浆半浸泡在碳酸钠溶液中的破坏机理[J]. 刘赞群,候乐,邓德华,张丰燕. 硅酸盐学报. 2017(05)
[3]硫酸铝盐水泥与硅酸盐水泥净浆水分蒸发区硫酸盐破坏对比[J]. 刘赞群,李湘宁,邓德华,候乐. 硅酸盐学报. 2016(08)
[4]粉煤灰加剧半浸泡混凝土硫酸盐侵蚀的研究[J]. 刘赞群,李湘宁,侯乐,施斌林,邓德华. 建筑材料学报. 2017(03)
[5]水工混凝土大坝表面防护涂层材料研究进展[J]. 王媛怡,陈亮,汪在芹. 材料导报. 2016(09)
[6]水性环氧树脂涂料研究与应用进展[J]. 牛凯辉,宋伟强,谢宝粘,吴龙超. 广州化工. 2015(13)
[7]水泥混凝土硫酸盐侵蚀综述[J]. 刘超,马忠诚,刘浩云. 材料导报. 2013(07)
[8]“混凝土硫酸盐结晶破坏”微观分析（Ⅱ）—混凝土[J]. 刘赞群,邓德华,Geert De Schutter,刘运华. 硅酸盐学报. 2012(05)
[9]“混凝土硫酸盐结晶破坏”微观分析（Ⅰ）——水泥净浆[J]. 刘赞群,邓德华,Geert DE SCHUTTER,刘运华. 硅酸盐学报. 2012(02)
[10]关于“混凝土硫酸盐结晶破坏”理论的研究进展[J]. 邓德华,刘赞群,Geert DE SCHUTTER,刘运华. 硅酸盐学报. 2012(02)
博士论文
[1]混凝土盐结晶侵蚀机理与评价方法[D]. 马昆林.中南大学 2009
[2]掺矿物掺合料水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性研究[D]. 高礼雄.中国建筑材料科学研究院 2005
本文编号：3063145
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 硫酸盐侵蚀机理综述
1.2.2 严酷环境下水泥基材料的损伤劣化机理
1.2.3 表面处理对提升水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的影响
1.3 本文主要研究内容
第二章 材料性能与试验方法
2.1 原材料性能
2.1.1 胶凝材料
2.1.2 集料
2.1.3 水
2.1.4 表面防护材料
2.2 砂浆配合比设计及试件制备
2.2.1 配合比设计
2.2.2 成型与养护
2.2.3 试件预处理
2.3 砂浆基本性能
2.4 硫酸盐侵蚀试验方法
2.4.1 试验方法
2.4.2 严酷环境参数选择
2.4.3 试验方案
2.5 试验测试方法
2.5.1 硫酸根离子含量
2.5.2 硫酸盐劣化规律
2.5.3 微观测试
2.6 本章小结
第三章 硫酸盐半浸泡下砂浆侵蚀机理研究
3.1 硫酸盐半浸泡下砂浆的损伤劣化规律
3.1.1 硫酸盐半浸泡下砂浆中的硫酸根离子传输
3.1.2 硫酸盐半浸泡下砂浆的质量变化规律
3.1.3 硫酸盐半浸泡下砂浆的相对动弹性模量的变化规律
3.1.4 硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理
3.2 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.2.1 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.2.2 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.2.3 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.2.4 水胶比对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.3 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.3.1 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.3.2 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.3.3 溶液浓度对半浸泡砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.3.4 侵蚀溶液浓度对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.4 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.4.1 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.4.2 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.4.3 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.4.4 外界湿度对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.5 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.5.1 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.5.2 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.5.3 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.5.4 外界温度对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.6 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆劣化的影响
3.6.1 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆外观形貌的影响
3.6.2 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆硫酸根离子传输的影响
3.6.3 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆质量变化的影响
3.6.4 矿物掺合料对半浸泡砂浆相对动弹性模量变化的影响
3.6.5 矿物掺合料对硫酸盐半浸泡下砂浆的侵蚀机理的影响
3.7 本章小结
第四章 温湿度循环下半浸泡砂浆的侵蚀机理研究
4.1 温湿度循环对硫酸钠半浸泡砂浆的损伤劣化的影响
4.1.1 湿度循环对半浸泡砂浆的损伤劣化规律的影响
4.1.2 温度循环对半浸泡砂浆的损伤劣化的影响
4.1.3 温湿度循环对半浸泡砂浆的损伤劣化的影响
4.2 温湿度循环下半浸泡砂浆的侵蚀机理
4.2.1 温湿度循环下半浸泡砂浆的损伤劣化规律
4.2.2 温湿度循环下半浸泡砂浆的机理分析
4.3 本章小结
第五章 表面防护对半浸泡砂浆物理侵蚀的影响
5.1 表面涂层砂浆半浸泡在硫酸钠溶液中的损伤劣化规律
5.1.1 外部形貌
5.1.2 半涂表面防护材料对对半浸泡砂浆损伤劣化规律的影响
5.1.3 全涂表面防护材料对半浸泡砂浆的损伤劣化规律的影响
5.1.4 表面涂层对半浸泡砂浆的损伤劣化规律的影响
5.2 表面涂层砂浆半浸泡在硫酸钠溶液中的侵蚀机理
5.2.1 腐蚀产物
5.2.2 孔隙率
5.2.3 X-CT结果
5.3 本章小结
第六章 半浸泡砂浆的硫酸根离子传输机理研究
6.1 固定温湿度下半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律
6.1.1 半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律
6.1.2 水胶比对硫酸根离子传输的影响
6.1.3 侵蚀性溶液浓度对硫酸根离子传输的影响
6.1.4 温度对硫酸根离子传输的影响
6.1.5 湿度对硫酸根离子传输的影响
6.1.6 矿物掺合料对硫酸根离子传输的影响
6.2 温湿度循环下半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律
6.3 表面防护对半浸泡砂浆的硫酸根离子传输规律的影响
6.4 本章小结
第七章 硫酸盐全浸泡下砂浆的侵蚀机理研究
7.1 砂浆全浸泡在硫酸盐中的损伤劣化规律
7.1.1 砂浆全浸泡与半浸泡在硫酸钠溶液中损伤区别
7.1.2 水胶比对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.1.3 侵蚀溶液对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.1.4 温度对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.1.5 矿物掺合料对砂浆全浸泡在硫酸盐中损伤劣化规律的影响
7.2 砂浆全浸泡在硫酸盐溶液中的侵蚀机理
7.2.1 腐蚀产物
7.2.2 孔隙率
7.2.3 X-CT结果
7.3 本章小结
第八章 全文结论与展望
8.1 全文结论
8.1.1 严酷环境下水泥基材料半浸泡的劣化机理以及影响机制
8.1.2 表面防护对半浸泡砂浆物理侵蚀的影响
8.1.3 严酷环境下半浸泡砂浆中硫酸根离子的传输机理
8.1.4 严酷环境下砂浆全浸泡在硫酸盐溶液中的损伤劣化
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间发表论文
攻读博士学位期间发明专利
攻读博士学位期间参与科研项目
攻读博士学位期间参加国际博士课程
攻读博士学位期间获奖情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]混凝土无机表面处理技术研究进展[J]. 史才军,汪越,潘晓颖,张健. 材料导报. 2017(13)
[2]硫铝酸盐水泥净浆半浸泡在碳酸钠溶液中的破坏机理[J]. 刘赞群,候乐,邓德华,张丰燕. 硅酸盐学报. 2017(05)
[3]硫酸铝盐水泥与硅酸盐水泥净浆水分蒸发区硫酸盐破坏对比[J]. 刘赞群,李湘宁,邓德华,候乐. 硅酸盐学报. 2016(08)
[4]粉煤灰加剧半浸泡混凝土硫酸盐侵蚀的研究[J]. 刘赞群,李湘宁,侯乐,施斌林,邓德华. 建筑材料学报. 2017(03)
[5]水工混凝土大坝表面防护涂层材料研究进展[J]. 王媛怡,陈亮,汪在芹. 材料导报. 2016(09)
[6]水性环氧树脂涂料研究与应用进展[J]. 牛凯辉,宋伟强,谢宝粘,吴龙超. 广州化工. 2015(13)
[7]水泥混凝土硫酸盐侵蚀综述[J]. 刘超,马忠诚,刘浩云. 材料导报. 2013(07)
[8]“混凝土硫酸盐结晶破坏”微观分析（Ⅱ）—混凝土[J]. 刘赞群,邓德华,Geert De Schutter,刘运华. 硅酸盐学报. 2012(05)
[9]“混凝土硫酸盐结晶破坏”微观分析（Ⅰ）——水泥净浆[J]. 刘赞群,邓德华,Geert DE SCHUTTER,刘运华. 硅酸盐学报. 2012(02)
[10]关于“混凝土硫酸盐结晶破坏”理论的研究进展[J]. 邓德华,刘赞群,Geert DE SCHUTTER,刘运华. 硅酸盐学报. 2012(02)
博士论文
[1]混凝土盐结晶侵蚀机理与评价方法[D]. 马昆林.中南大学 2009
[2]掺矿物掺合料水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性研究[D]. 高礼雄.中国建筑材料科学研究院 2005
本文编号：3063145
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