硫酸盐侵蚀下石膏的形成对水泥基材料性能的影响
发布时间：2021-09-05 23:12
硫酸盐侵蚀是影响混凝土材料耐久性的重要因素之一,它不仅会缩短材料服役寿命,甚至可能危及工程结构安全,由于硫酸盐环境分布广泛,世界各国均面临其带来巨大经济和财产损失。迄今为止,国内外学者对水泥基材料硫酸盐侵蚀课题已经做了大量研究,其中钙矾石型硫酸盐侵蚀是目前研究最为成熟的一种破坏形式。钙矾石是混凝土在高碱性硫酸盐溶液环境形成的主要腐蚀产物,并且当其生长在狭小封闭的孔洞时将引起材料的膨胀、开裂破坏,相应的膨胀机理有吸水肿胀理论、结晶压理论和固相反应理论等。另外,在钙矾石型硫酸盐侵蚀的预防方面,发现通过控制水泥中铝酸三钙含量可有效减小因钙矾石形成造成的膨胀危害。碳硫硅钙石是一种与钙矾石结构类似的硫酸盐侵蚀产物,试验表明它的形成会引起水泥浆体中C-S-H凝胶的分解,进而导致混凝土材料出现表面泥化和强度损失等破坏,但由于碳硫硅钙石需要在硫酸盐、碳酸盐以及低温潮湿等条件共存时才可能发生,因此其防治措施也相对简单。石膏同样是水泥基材料在硫酸盐侵蚀下的腐蚀产物,但一般认为石膏需在高浓度硫酸盐条件才能形成,因此相比之下石膏型硫酸盐侵蚀很少被关注。然而,近年来,越来越多的实地调研发现,即使混凝土服役环境中...
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混凝土结构耐久性问题的工程实例:道路、桥梁、民建及水工建筑Fl口1IF”口1”已erl”口e丫只m”le，nfdllr只卜111}vnfcn”rr已t已蛇nlrtllr已，
安徽建筑大学硕士学位论文 第一章 绪论面很少观察到钙矾石。水泥基材料在硫酸侵蚀过程中所涉及的主要化学反应如下：Ca(OH)2+ H2SO4→ CaSO4 2H2O （1.16）3CaO 2SiO2 3H2O + H2SO4→ CaSO4 2H2O + Si(OH)4（1.17）1.2.3 硫酸盐侵蚀破坏机理（1）钙矾石结晶型钙矾石（AFt，三硫型水化硫铝酸钙）是混凝土材料在硫酸盐侵蚀过程中形成的最为常见的一种侵蚀产物，也是目前研究较为成熟的一种硫酸盐侵蚀[32-37]。它是由外界环境侵入的 SO42-与水泥水化产物中的铝相和氢氧化钙等水化产物发生一系列化学反应而形成，其化学组成为 3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O，即 C6AS3H32。其中，铝相可
安徽建筑大学硕士学位论文 第一章 绪论（2）碳硫硅钙石型碳硫硅钙石是硫酸盐侵蚀下水泥基材料中形成的另一种腐蚀产物，其化学式为CaCO3·CaSiO3·CaSO4·l5H2O，结构式为 Ca6[Si(OH)6]2·24H2O·[(SO4)2·(CO3)2]，它与钙矾石的结构式 Ca6[Al(OH)6]2·24H2O·[(SO4)3·2H2O]很相似。即以 Si4+取代钙矾石中的Al3+，CO32-取代钙矾石中的 SO42-，就构成了碳硫硅钙石的结构[41]。碳硫硅钙石可能在外部硫酸盐和碳化作用存在的情况下形成，碳化作用可以分解钙矾石（释放硫）和C-S-H 凝胶（释放硅胶），当然如果混凝土材料内部本身就含有可溶性的碳酸盐（如CaCO3等），那么碳硫硅钙石也可能出现。因此碳硫硅钙石可能是硫酸盐的侵入或者碳化或者二者同时作用的结果。另外，有研究[42-45]表明碳硫硅钙石在寒冷、潮湿和碱性环境下更容易形成，但 Crammond[46]却发现在置于常温的混凝土中同样观察到碳硫硅钙石的形成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructural Evolution Mechanism of C-（A）-S-H Gel in Portland Cement Pastes Affected by Sulfate Ions[J]. 张高展,ZHANG Xiaojia,丁庆军,HOU Dongshuai,LIU Kaiwei. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(03)
[2]混凝土电通量试验方法分析[J]. 贾海涛,侯帅,张功辉,曲承伟,陶立强,王乾. 商品混凝土. 2017(08)
[3]Spatial Distribution of the Increased Porosity of Cement Paste due to Calcium Leaching[J]. 万克树,LI Lin,XU Qiong,SUN Wei. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(04)
[4]矿粉和粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性能的影响[J]. 黄会明. 混凝土世界. 2014(05)
[5]硅灰对混凝土性能影响的研究进展[J]. 何小芳,卢军太,李小楠,卿培良,曹新鑫. 硅酸盐通报. 2013(03)
[6]混凝土孔结构的分类命名与高性能混凝土的孔结构种类[J]. 陈立军,窦立岩,张春玉,赵洪凯. 混凝土. 2012(07)
[7]Effect of Calcium Leaching on the Properties of Cement-based Composites[J]. 林威廷,鄭安. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(05)
[8]脱钙对水泥浆体中C-S-H凝胶结构的影响[J]. 何真,王磊,邵一心,蔡新华. 建筑材料学报. 2011(03)
[9]膨润土中方石英和α-石英的定量相分析——X射线衍射外标法和K值法的对比[J]. 袁珂,廖立兵,万红波,王川,王春伟. 硅酸盐学报. 2011(02)
[10]混凝土抗硫酸盐侵蚀研究评述[J]. 韩宇栋,张君,高原. 混凝土. 2011(01)
本文编号：3386265
【文章来源】：安徽建筑大学安徽省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
混凝土结构耐久性问题的工程实例:道路、桥梁、民建及水工建筑Fl口1IF”口1”已erl”口e丫只m”le，nfdllr只卜111}vnfcn”rr已t已蛇nlrtllr已，
安徽建筑大学硕士学位论文 第一章 绪论面很少观察到钙矾石。水泥基材料在硫酸侵蚀过程中所涉及的主要化学反应如下：Ca(OH)2+ H2SO4→ CaSO4 2H2O （1.16）3CaO 2SiO2 3H2O + H2SO4→ CaSO4 2H2O + Si(OH)4（1.17）1.2.3 硫酸盐侵蚀破坏机理（1）钙矾石结晶型钙矾石（AFt，三硫型水化硫铝酸钙）是混凝土材料在硫酸盐侵蚀过程中形成的最为常见的一种侵蚀产物，也是目前研究较为成熟的一种硫酸盐侵蚀[32-37]。它是由外界环境侵入的 SO42-与水泥水化产物中的铝相和氢氧化钙等水化产物发生一系列化学反应而形成，其化学组成为 3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O，即 C6AS3H32。其中，铝相可
安徽建筑大学硕士学位论文 第一章 绪论（2）碳硫硅钙石型碳硫硅钙石是硫酸盐侵蚀下水泥基材料中形成的另一种腐蚀产物，其化学式为CaCO3·CaSiO3·CaSO4·l5H2O，结构式为 Ca6[Si(OH)6]2·24H2O·[(SO4)2·(CO3)2]，它与钙矾石的结构式 Ca6[Al(OH)6]2·24H2O·[(SO4)3·2H2O]很相似。即以 Si4+取代钙矾石中的Al3+，CO32-取代钙矾石中的 SO42-，就构成了碳硫硅钙石的结构[41]。碳硫硅钙石可能在外部硫酸盐和碳化作用存在的情况下形成，碳化作用可以分解钙矾石（释放硫）和C-S-H 凝胶（释放硅胶），当然如果混凝土材料内部本身就含有可溶性的碳酸盐（如CaCO3等），那么碳硫硅钙石也可能出现。因此碳硫硅钙石可能是硫酸盐的侵入或者碳化或者二者同时作用的结果。另外，有研究[42-45]表明碳硫硅钙石在寒冷、潮湿和碱性环境下更容易形成，但 Crammond[46]却发现在置于常温的混凝土中同样观察到碳硫硅钙石的形成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Microstructural Evolution Mechanism of C-（A）-S-H Gel in Portland Cement Pastes Affected by Sulfate Ions[J]. 张高展,ZHANG Xiaojia,丁庆军,HOU Dongshuai,LIU Kaiwei. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(03)
[2]混凝土电通量试验方法分析[J]. 贾海涛,侯帅,张功辉,曲承伟,陶立强,王乾. 商品混凝土. 2017(08)
[3]Spatial Distribution of the Increased Porosity of Cement Paste due to Calcium Leaching[J]. 万克树,LI Lin,XU Qiong,SUN Wei. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(04)
[4]矿粉和粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性能的影响[J]. 黄会明. 混凝土世界. 2014(05)
[5]硅灰对混凝土性能影响的研究进展[J]. 何小芳,卢军太,李小楠,卿培良,曹新鑫. 硅酸盐通报. 2013(03)
[6]混凝土孔结构的分类命名与高性能混凝土的孔结构种类[J]. 陈立军,窦立岩,张春玉,赵洪凯. 混凝土. 2012(07)
[7]Effect of Calcium Leaching on the Properties of Cement-based Composites[J]. 林威廷,鄭安. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(05)
[8]脱钙对水泥浆体中C-S-H凝胶结构的影响[J]. 何真,王磊,邵一心,蔡新华. 建筑材料学报. 2011(03)
[9]膨润土中方石英和α-石英的定量相分析——X射线衍射外标法和K值法的对比[J]. 袁珂,廖立兵,万红波,王川,王春伟. 硅酸盐学报. 2011(02)
[10]混凝土抗硫酸盐侵蚀研究评述[J]. 韩宇栋,张君,高原. 混凝土. 2011(01)
本文编号：3386265
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